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Climatiser les écoles, collèges, lycées

Climatiser les écoles, collèges, lycées

Climatiser les écoles, collèges, lycées très bas carbone avec le géocooling

  • Produire une grande quantité de froid momentanément en fonction de l'occupation des salles et de l'exposition au soleil
  • Utiliser un système sans maintenance
  • Eviter de consommer de l'énergie
  • Savoir produire 50 à 200 kw sur un terrain restreint
  • Offrir une solution matérielle beaucoup moins cher que les forages géothermiques

Exemple en fin d'article

C'est le défi du géocooling avec les nouveaux murs géothermiques haute capacité

Sommaire

Dérèglement climatique: écoles, collèges, lycées, climatiser devient un besoin

Face aux dérèglements climatiques, les écoles, collèges et lycées vont devoir s’adapter face aux vagues de chaleurs qui vont être de plus en plus fréquentes (Source FCPE : plan canicule pour les enfants). Aujourd’hui dans les écoles, collèges et lycées les enseignants et les élèves se plaignent de plus en plus des températures très élevées à l'intérieur des bâtiments  qui peuvent attendre jusqu’à 38 degrés à partir du mois de juin  et qui crée  des conditions d’enseignement pénibles et quasi insupportables. Le besoin de climatiser est primordial pour permettre aux élèves des écoles, collèges et lycées de suivre les cours.

La façon la plus connue consiste à climatiser avec une pompe à chaleur ou "clim" qui présente de nombreux inconvénients. 

La nouvelle façon consiste à climatiser les écoles, collèges et lycées avec un géocooling passif BAS CARBONE sans consommation d'énergie. 

Le confort thermique dans les écoles, collèges, lycées

Apports et déperditions thermiques bâtiments écoles, collèges, lycées

Le confort thermique dans les écoles, collèges, lycées se sera impacté par

  • Le nombre d'étudiants dans une salle qui fera varier brutalement les besoins en chaud ou froid
  • Les apports solaires pour les salles situées au Sud mais surtout à l'Ouest
  • L'utilisation grandissant de l'informatique
  • La performance du bâtiment

Ces 4 facteurs font que pour climatiser ce genre de bâtiment, il faut savoir apporter rapidement un quantité de froid importante mais de façon agile.

Climatiser avec une PAC les écoles, collèges et lycées: le problème

Quand on veut rafraîchir une pièce, on pense tout de suite à climatiser avec une pompe à chaleur ou une "clim" car c'est la solution que l'on connait le mieux et que tout le monde utilise. Climatiser représente des inconvénients nombreux:

  • un problème de santé
  • Une production de CO2 et gaz à effet de serre importante
  • Participation aux îlots de chaleur
  • Un coût d'entretien qui croit chaque année

Un problème de santé

  • Climatiser peut provoquer des chocs thermiques à cause de la grande différence de température entre les différentes salles d’une même école ou de la différence entre la température intérieure et extérieure. 
  • L'air sec n'est en général pas très adapté aux sinus surtout si on arrive d'une ambiance plus humide

Climatiser avec une PAC produit du CO2 et gaz à effet de serre

  • Les dispositifs frigorigènes utilisés par les clims utilisent des gaz à effet de serre comme le HFC qui a un pouvoir en terme d’effet de serre de 2000 fois plus fort que celui de CO2 et qui s’échappe inévitablement dans l’atmosphère. 
  • Malgré un COP (rendement) intéressant, la consommation d'électricité devient comparable à la dépense de chauffage
  • Le mode de fonctionnement en eau glacée augmente la consommation du au fort pouvoir de déshumidification à température basse. 

Utiliser une PAC pour climatiser participe aux îlots de chaleur

La chaleur étant rejetée à l'extérieur en plus de la chaleur dégagée par la pompe à chaleur elle-même contribue à augmenter la chaleur extérieur .... et donc le besoin en climatisation

Climatiser avec une PAC augmente le coût d'entretien croissant

  • Les entretiens réguliers obligatoires sont de plus en plus fréquents
  • Le matériel se change tous les 10 à 15 ans
  • Les pannes augmentent au cours du temps

Climatiser les écoles, collèges, lycées: Le Géocooling BAS CARBONE

Climatiser par géocooling consiste à prendre de la fraîcheur venant de la terre pour rafraîchir à l'aide d'une circulation d'eau sans utiliser de pompe à chaleur.

Le géocooling permet de bénéficier d'une température de la terre de l'ordre de 10 à 16°C en France métropolitaine suivant les régions du nord au sud. Cette température est toujours inférieure  à 18°C qui est la température rêvée pour rafraîchir par le géocooling. 

Ceci est dû au fait que dès que l'on descend à -3 mètres sous la surface de la terre, la température de celle-ci avoisine la température moyenne annuelle de l'air. Par exemple 11° à Paris.

Pour climatiser avec du géocooling BAS CARBONE les écoles, collèges et lycées, c’est très simple, il suffit de

  • installer des sondes géothermiques au sol (corbeilles ou murs géothermiques) pour capter la fraîcheur du sol
  • Installer des émetteurs à eau froid compatibles géocooling comme les boîtes à eau VMC, les gainables, les radiateurs réversibles et les planchers rafraîchissants, les consoles, les cassettes...
Sondes géothermiques et les émetteurs compatibles pour climatiser les écoles, collèges et lycées
Sondes géothermiques et les émetteurs compatibles pour climatiser les écoles, collèges et lycées
La climatisation par géocooling: la solution idéale adaptée aux écoles, collèges et lycées

Les bienfaits de Climatiser par géocooling

  • Bon pour la santé : Climatiser par géocooling permet d'avoir une climatisation douce et sans grande variations de températures. Le géocooling a aussi un avantage indéniable sur la santé en supprimant l’air trop sec, l’air glacé qui vous tombe sur la nuque et le bruit intérieur et extérieur. L'hygrométrie reste à un bon niveau
  • Le gécooling peut climatiser tout au long de la saison estivale mais aussi quand il faut en intersaison. 
  • Le géocooling est passif, donc sans consommation d'énergie et est conforme à la RT2012 et RE2020 avec le Titre V


Climatiser avec le géocooling pour réduire la dépense d'énergie
Climatiser avec le géocooling pour réduire la dépense d'énergie

Le mur géothermique pour climatiser écoles, collèges, lycées

Le géocooling utilise des murs géothermiques et des corbeilles géothermiques très bas carbone car 50% de leurs poids est en bois recyclé.

Avec 1400 w délivrés par mur géothermiques, on peut facilement monter la puissance pour climatiser un collège de 300 m² à 50-150 kw en équipant le sous sol des cours. 

Puissance par m² de terrain

  • En simple hauteur, le mur géothermique développe une puissance instantanée de 45 w/m² de terrain
  • En double hauteur, c'est à dire en enfouissant 2 murs l'un au dessus de l'autre, le mur géothermique développe 90 w/m² de terrain

Caractéristiques du mur géothermique pour climatiser une école

  • Longueur 7,7 m
  • Hauteur 180 cm
  • Diamètre tube : 25 mm
  • Profondeur d'enfouissement : 1,8 m
  • Engin pour mise en terre : mini-pelle 3,5T ou 8 T pour simple hauteur, pelle de 12T pour la double hauteur
  • Emprise au sol d'un mur géothermique: 7,7m x 4 m en simple hauteur, 7,7 m x 5 m en double hauteur


Mur géothermique pour climatiser les écoles, collèges, lycées
Mur géothermique pour climatiser les écoles, collèges, lycées


Installation facile de géocooling dans les cours des écoles, collèges et lycées

L’installation des murs géothermiques se fait très facilement avec une minipelle 3,5 T.

Installation sondes géothermiques pour climatiser les écoles, collèges, lycées
Mini pelle 3,5 T pour installation de mur géothermique simple hauteur

La tranchée est en général la plus étroite possible (godet de 20 à 25 cm ) . Aucune besoin d'intervenir manuellement en bas de fouille. 

Climatiser par géocooling: étude de cas sur un collège en région parisienne

Voici un exemple d’application pour climatiser par géocooling un collège en région parisienne avec des ambitions:

  • Pas de maintenance
  • Pas de consommation d'énergie pour climatiser
  • Utiliser du réseau de chaleur l'hiver pour chauffer

Informations collège:

  • 3000 m² à climatiser
  • Apports thermiques: 90-100 kW (solaires, personnes, parois, toitures, appareils électroniques)
  • Moyenne de 33 w/m² avec une variation importante d'une salle à l'autre
  • Nombre d’étudiants: 700 
  • Besoin de rafraîchissement par géocooling écologique: 
  • Période du 01/05 au 30/06  et du 01/09 au 31/09 (période estivale non prise en compte car pas besoin de rafraîchir le collège)
  • Température maximale demandée dans les salles de cours 28°c en fin d'année scolaire

Logiciel de Simulation pour climatiser avec du géocooling

Le logiciel de simulation de géocooling développé par le BRGM (Bureau de Recherche Géologiques et Minières) permet de calculer le nombre de murs géothermiques nécessaires pour climatiser à des températures souhaitées.

Ce logiciel prend en compte différents paramètres et réalise un calcul en se basant sur la performance thermique du bâtiment, un fichier météo avec un pas de 1 heure (par défaut RT2012, mais on peut rejouer 2003) , un nombre de personnes dans le bâtiment, ou bien entrer un fichier horaire des besoins; 

Résultats des Simulation pour climatiser avec du géocooling dans un collège en région parisienne: Mai-Juin

On a réalisé le calcul pour la période du 15/05 au 30/06 avec une température de confort demandé de 28°C et une tolérance d’heures d’inconfort de 0% et 10%.

En global, le besoin est de

  • 50 murs géothermiques
  • 45 000 kwh de froid soit 15 w / m² (environ 50% des besoins en chauffage en RT2012)

Résultats de la simulation avec 28°c de confort à 100% et 90% de service avant la fin d'année scolaire

  • entre 47 et 67 murs géothermiques pour une puissance instantanée de 70 kw pour climatiser durant une pérode de 757 heures et une énergie au système de 25 000 kwh (soit 8 kwh/m²/an)
  • La puissance apportée est d'environ 50 kW/m2
Simulation: Climatiser avec du géocooling dans un collège en région parisienne
Simulation: Climatiser avec du géocooling dans un collège en région parisienne

Le graphe suivant montre

  • A gauche, et en noir, la température dans une salle sans climatisation, en orange, la courbe de température à 100% de service, en bleu la température à 90% de confort à 28°c
  • A droite, la température d'eau en sortie de géocooling pour satisfaire la demande. 
Graphique simulation climatiser avec du géocooling dans un collège en région parisienne
Graphique simulation climatiser avec du géocooling dans un collège en région parisienne

Résultats de la simulation pour la rentrée scolaire à 100% et 90% de service

On a fait également le calcul pour la période du 01/09 au 30/09 avec une température de confort demandé de 26°C et une tolérance d’heures d’inconfort de 0% et 10% mais avec une température d'entrée à 16°c plutôt que 18°c

  • entre 48 et 58 murs géothermiques pour une puissance instantanée de 70 kw pour climatiser durant une période de 570 heures et une énergie au système de 20 000 kwh (soit 7 kwh/m²/an)
  • La puissance apportée est d'environ 50 kW/m2

Simulation: Climatiser avec du géocooling dans un collège en région parisienne
Simulation: Climatiser avec du géocooling dans un collège en région parisienne
Graphique simulation climatiser avec du géocooling dans un collège en région parisienne
Graphique simulation climatiser avec du géocooling dans un collège en région parisienne

Ces simulations ont permis de déterminer le bon nombre de sondes géothermiques à installer.

Dans notre cas, 50 murs géothermiques sont suffisants soit 70 kW de puissance instantanée pour satisfaire le besoin énergétique des bâtiments du collège et ainsi rafraîchir le collège de mai à septembre de façon optimale.

Contactez nous pour une étude de géocooling personnalisée gratuite

Si vous avez un projet de géocooling, vous pouvez nous demander une étude gratuite de la faisabilité de votre projet.

Nos outils de simulations géocooling ont été développé par le BRGM et sont compatibles RT 2003, RT 2012, RE 2020.

Contact pour étudier comment climatiser votre projet

Tél: 02 34 36 00 00

Email: contact@caleosol.fr

Questions / réponses des internautes

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