Nouveau bâtiment de l'Office régional du développement urbain et de l'environnement de Hambourg (BSU) :
L'utilisation de la géothermie combinée à des plafonds thermoactifs et à un ingénieux système de ventilation est sans doute la caractéristique la plus remarquable, après la façade aux couleurs spectaculaires, du bâtiment du siège de l'Office régional pour le développement urbain et l'environnement (BSU) de Hambourg. Pour l'apport écologique en chaleur, en réfrigération et en eau, la technologie de pompage à haut rendement de Wilo joue également un rôle central.
L'Office d'information géographique et d'urbanisme (LGV) abrite près de 1 500 collaborateurs sur une superficie brute par étage de plus de 61 000 m2.Ce complexe regroupant plusieurs bâtiments ne séduit pas seulement le regard, mais répond également aux contraintes écologiques les plus élevées. À ce titre, il est devenu le bâtiment administratif le plus économe d'Allemagne. En toute logique, le nouveau bâtiment reçu la distinction de projet d'excellence à l'occasion de l'exposition internationale d'architecture de Hambourg, ainsi que le certificat de la catégorie «or » décerné par la fédération allemande pour la construction durable (DGNB).«Le niveau élevé de ce standard de construction est basé sur un concept énergétique global combinant efficacement les énergies renouvelables et sur l'application rigoureuse des critères de la certification passive », explique Axel Hupfeld, chef de projet chez Obermeyer Planen + Beraten GmbH. La consommation d'énergie primaire annuelle est de seulement 58,13 kWh/m2·a et se situe bien au-dessous des exigences initiales du maître d'ouvrage de 70 kWh/m2·a. Les besoins en chauffage sont également inférieurs à la limite maximale exigée de 15 kWh/m2·a, les bâtiments respectent donc parfaitement les critères d'une construction passive.
Un concept énergétique durable basé sur la géothermie
En tant que source d'énergie renouvelable, la géothermie constitue la base du concept. La climatisation des pièces s'effectue par des plafonds thermoactifs. La technologie de pompes à haut rendement de Wilo assure, quant à elle, un fonctionnement écologique des systèmes de chauffage et de refroidissement, ainsi qu'une distribution fiable de l'eau dans les espaces sanitaires.Le bâtiment repose sur un total de 1 640 pieux forés d'une longueur de 19 mètres. La moitié de ces pieux sert à emmagasiner la géothermie (température source : 13 °C en moyenne annuelle). Deux pompes à chaleur à saumure/eau approvisionnent le bâtiment en eau chaude à une température d'arrivée de 50 °C via un circuit à saumure.Les pompes à chaleur assurent la charge principale. Elles sont alimentées en électricité verte par la société Hamburg Energie qui propose, en outre, une fourniture locale de chaleur pour couvrir les charges de pointe. Ainsi, les pompes à chaleur et le réseau local de chaleur couvrent la charge thermique du bâtiment, y compris lorsque la température extérieure descend à -12 °C. Ce concept bivalent permet également d'assurer la réalimentation au moyen du réseau local de chaleur en cas de défaillance ou d'épuisement d'un champ géothermique. « Nous prévenons un éventuel déchargement du champ géothermique en compensant l'absorption de chaleur en période hivernale par la restitution à la terre de la chaleur émise par le bâtiment durant l'été », indique Jörn Delicat, responsable chez Obermeyer de la planification de ce projet.
Refroidissement à deux niveaux en été
Le refroidissement est assuré, d'une part, par deux réfrigérants de retour installés sur les toits et, d'autre part, par le champ géothermique lorsque la température de l'air extérieur ne permet plus l'utilisation du réfrigérant de retour.Des pompes Wilo en ligne à variation électronique garantissent un fonctionnement fiable et économe des circuits de chauffage et de refroidissement. Des pompes doubles de type CronoTwin-DL-E se chargent du refroidissement et des pompes en ligne VeroLine-IP-E se chargent de la saumure et de la chaleur des pompes à chaleur et du circuit de glycol des réfrigérants de retour. Une adaptation électronique des performances hydrauliques des pompes à moteur ventilé permet d'atteindre un rendement énergétique élevé.
Des plafonds thermoactifs pour le chauffage et le refroidissement
La climatisation des pièces est prise en charge par deux réservoirs tampons contenant chacun 5 000 litres. Ils assument la distribution secondaire entre les différents bâtiments et leurs circuits de chauffage/refroidissement séparés pour les plafonds thermoactifs sur une superficie totale de 22 000 m2.Les températures des systèmes des corps de bâtiment à cinq niveaux, dont les pompes en ligne VeroLine-IP-E assurent la circulation, sont de 49 °C/28 °C (chauffage) et 14 °C/22 °C (refroidissement). En revanche, les plafonds thermoactifs de la tour fonctionnent avec des températures d'alimentation et de retour de 32 °C/28 °C (chauffage) et 18 °C/22 °C (refroidissement). Il en résulte un ∆T constant de 4 K de sorte que, dans les deux cas, le même débit massique est requis et l'inversion du point de fonctionnement de la technologie de pompe, qui serait normalement nécessaire, peut être évitée. Deux pompes à haut rendement Wilo-Stratos garantissent ici un débit maximal d'environ 30 m3/h.Dans les quelques zones non équipées de plafonds thermoactifs, des convecteurs, des planchers chauffants et des surfaces de chauffage statiques sont utilisés. En hiver, les batteries de chauffe des appareils de ventilation centrale doivent également être alimentées pour réchauffer l'air provenant de l'extérieur. Les circuits de chauffage concernés abritent sept autres pompes à haut rendement Wilo-Stratos dont les moteurs EC régulent la vitesse de rotation selon les besoins afin de garantir une distribution énergétique optimale de la chaleur et du froid. C'est dans la plage de charge partielle notamment, qui représente jusqu'à 94 % du temps de fonctionnement, qu'il est possible de réduire nettement la consommation électrique par rapport à des pompes à vitesse fixe.
La récupération d'eau de pluie pour réduire la consommation d'eau potable
La distribution d'eau potable est également concernée par l'écologie et la rentabilité. Conformément aux directives de la ville de Hambourg sur les constructions publiques, un réseau d'eau froide a été installé. Ce dernier est complété, seulement dans certains cas, par un système d'eau chaude sanitaire décentralisé. Un groupe de surpression Wilo-Comfort-Vario assure la distribution d'eau potable dans la tour. Afin de réduire la consommation d'eau potable, les eaux pluviales récupérées sur les toits sont également utilisées. Elles sont purifiées dans un système de filtre à tambour, recueillies dans une citerne, puis, au moyen d'un autre groupe de surpression, acheminées jusqu'à un réseau d'eau grise séparé. Les eaux pluviales sont utilisées pour les toilettes de tous les bâtiments. La gestion des eaux chargées et des eaux usées est, en outre, assurée pour l'ensemble du complexe. Les différentes pompes submersibles et stations de relevage pour eaux chargées conçues par Wilo garantissent que les eaux chargées, y compris celles en dessous du niveau de reflux, puissent être évacuées dans l'émissaire de la ville.
Une atmosphère intérieure agréable avec un rendement énergétique élevé
« Par l'action conjuguée des nombreuses mesures, le siège de la BSU est l'un des bâtiments administratifs les plus efficaces sur le plan énergétique en Allemagne. Au bout d'un an et demi d'exploitation, nous avons constaté que les critères de confort imposés et les valeurs de température avaient été respectés tout au long de l'année », résume M. Delicat. « Une régulation de niveau supérieur permet de garantir une température ambiante constante de 21 °C pendant les périodes les plus froides de l'année. En été, en revanche, les températures restent dans une plage confortable, autour de 25 °C ».En vue d'optimiser le potentiel d'économie d'énergie dans le bâtiment, les responsables du projet comptent également sur le concours des utilisateurs. Ces derniers reçoivent, par exemple, des recommandations pour la manipulation des volets d'aération. Un système de surveillance de l'énergie, développé en collaboration avec l'université de technologie de Hambourg-Harburg, fournit des rapports complémentaires sur la consommation du bâtiment et sensibilise ainsi les utilisateurs. « Les premiers résultats démontrent que les besoins en énergie sont, une fois encore, nettement inférieurs aux prévisions initiales. Ce constat vient confirmer les connaissances que nous avions acquises jusqu'alors dans le cadre de la supervision de garantie », conclut M. Hupfeld.