Des halls de tri de BPOST “très basse énergie”

Bpost a voulu innover en matière de bâtiments peu énergivores. Dans leurs nouveaux centres logistique, la recherche d’économie d’énergie s’est faite dans tous les détails. La société a lancé un nouveau concept de plateforme logistique où l’organisation est optimisée. Par exemple, un cloisonnement des halls est possible si tout l’espace n’est pas nécessaire au fonctionnement.

Les principaux critères liés à la réalisation de ces bâtiments était une consommation maximale en énergie primaire (le gaz, le chauffage, l’électricité pour l’éclairage, pour les ordinateurs, …) de 100 kWh/m² par an et enfin une prise en compte des bilans d’énergie grise.

Les deux bâtiments de bpost que nous allons présenter ici ont la même fonction. Ils sont situés à Thimister-Clermont (Verviers) et à Houdeng-Goegnies (La Louvière). Ce sont des Mail Centers où s’effectue la finalisation de la préparation des tournées de distribution du courrier et duquel s’organisera cette distribution. Ils regroupent les activités d’anciens centres de distribution plus petits.

 Mail Center de Houdeng-Goegnies
BPOST – Arch. BEAI –  photo Serge BRISON.

Mail Center de Thimister-Clermont
BPOST – Arch. BEAI –  photo Serge BRISON.

Les bâtiments réalisés ont une forme simple et compacte. Ils sont presque carrés, ont une toiture plate et leur volume est important.

Un bâtiment compact.

Cela présente les avantages suivants :
L’efficacité thermique

• La déperdition thermique est directement proportionnelle à l’aire de l’enveloppe du volume protégé. Lorsque le bâtiment a une compacité élevée, cette aire est en effet réduite par rapport au volume utilisable.
• Le nombre et la longueur des nœuds constructifs sont réduits ce qui diminue les risques de ponts thermiques parfois difficiles à maîtriser.

Le coût

• Moins de matériaux mis en œuvre pour réaliser des parois de l’enveloppe moins grandes.

La sobriété

• Celle-ci est encore accentuée par la réalisation de détails soignés faisant disparaitre toute complication formelle.

Gestion de l’espace

Il est inutile d’occuper et de chauffer tout le bâtiment lorsque le volume d’activité diminue. Ne chauffer que les parties occupées permet d’économiser de l’énergie.

Une cloison de division est prévue. Elle offre un haut niveau d’isolation thermique (12 cm d’épaisseur) si une partie des halls divisés ne devait plus être traitée thermiquement. Cette cloison est conçue pour être facilement démontée et remontée au droit d’un autre axe du bâtiment. Du point de vue des techniques spéciales, la division de la halle en 2 zones demande d’ajouter, sur les gaines de ventilation, des clapets motorisés permettant d’isoler les zones non occupées ou à ne pas ventiler. L’ajout d’une régulation d’adaptation débit – pression sur les ventilateurs est prévu. La position des aérothermes est étudiée de manière à garantir la possibilité de chauffe différente des zones même après cloisonnement, et ce sans déplacement des appareils. L’alimentation des rails d’éclairage, parallèles, devra permettre la mise en place de la cloison sans modification des rails suspendus.

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Façades du hall

Les façades du hall sont constituées de panneaux sandwich en acier remplis de mousse de polyisocyanurate (PIR). Cette technique est particulièrement adaptée aux bâtiments industriels, car elle permet, grâce à la préfabrication, un montage rapide sur chantier et une production réduite de déchets.

Façades du hall de manutention.

L’isolant a une épaisseur de 12 cm, ce qui confère à la paroi un coefficient de transmission thermique U égal à 0.167 W/m²K avec un isolant non certifié dont le coefficient de conductivité thermique λ_D est certifié égal à 0.021 W/mK.

La valeur de U sera encore plus basse  (et donc meilleure) si l’isolant possède un agrément technique valable certifiant un λD (lambda déclaré) plus bas.

La mousse PIR est particulièrement isolante et c’est, à l’heure actuelle, un des isolants ayant le coefficient de conductivité thermique λ le plus bas.

Calculs

Pour calculer le coefficient de transmission thermique U d’une paroi suivant la méthode PEB.

Le niveau d’isolation atteint par cette façade est remarquable pour un hall industriel.

Façades des bureaux

Les façades des bureaux  sont constituées des mêmes panneaux sandwich placés devant un voile en béton armé. L’espace libre entre les deux éléments est rempli de 12 cm de laine de roche (MW).

Façades des bureaux.

Le coefficient de transmission thermique U de cette façade est égal à 0.115 W/m²K avec des isolants certifiés dont les coefficients de conductivité thermique λ sont : λ _PIR = 0.021 W/mK et λ MW = 0.045 W/mK. En 2016, la réglementation PEB exige pour les façades un U ne dépassant pas 0.24 W/m²K.

Calculs

Pour calculer le coefficient de transmission thermique U d’une paroi suivant la méthode PEB.

La toiture plate

Il s’agit d’une toiture chaude posée sur un support léger en tôle profilée d’acier. L’isolation thermique est assurée par une couche de polystyrène expansé (EPS 100 SE) de 20 cm d’épaisseur.

Cet isolant a un coefficient de conductivité thermique utile déclaré λ_ui égal à 0.036 W/mK. Si on ne tient pas compte de l’isolant acoustique placé dans les ondes, le coefficient de transmission thermique U de la toiture est égal à 0.18 W/m²K. En 2016, la réglementation PEB exige pour les toitures comme pour les façades un U ne dépassant pas 0.24 W/m²K.

Calculs

Pour calculer le coefficient de transmission thermique U d’une paroi suivant la méthode PEB.

 

La toiture plate.

(BPOST Houdeng-Goegnies).

Le premier principe à respecter si on veut éviter les ponts thermiques au droit des nœuds constructifs est d’y assurer la continuité de la couche isolante. Dans les bâtiments de BPOST une attention toute particulière a été réservée à ce critère.

Voici quelques détails techniques qui montrent des solutions faciles à mettre en œuvre même dans des systèmes de constructions industrielles qui font appel principalement à la préfabrication.

Le raccord entre la façade des bureaux et la toiture plate

Le petit mur d’acrotère en béton armé a été complètement emballé par une couche d’isolant. Même si, à cet endroit, l’isolant est moins épais qu’en façade ou en toiture, le pont thermique est quasiment annulé. Le nœud constructif répond largement aux règles de base exigées pour qu’il soit conforme suivant les prescriptions de la PEB. Les systèmes constructifs entre Thimister-Clermont et Houdeng-Goegnies sont semblables mais les nœuds constructifs ont été simplifiés à Houdeng-Goegnies.

Raccord entre la façade des bureaux et la toiture plate.
(BPOST Thimister-Clermont).

Le raccord entre la façade du hall et la dalle de sol

Le panneau sandwich isolant de la façade est relié à l’isolant du sol par un isolant ayant la même épaisseur que le panneau. L’isolant est bien protégé, tant du côté intérieur que du côté extérieur, par des plinthes préfabriquées en béton. Entre le panneau et l’isolant posé en pied de mur, l’espace vide est comblé par un isolant expansible. La continuité de la couche isolante est ainsi respectée. Ici aussi, le nœud constructif est thermiquement très performant.

Raccord entre la façade et le plancher du hall.
(BPOST Thimister-Clermont).

Les raccords entre les menuiseries extérieures et les façades

Ces raccords ont été réalisés de manière à réduire le plus possible les ponts thermiques. L’isolant de la façade est directement en contact avec le cadre de fixation des châssis en bois.

Le cas des seuils de porte est plus difficile à résoudre. Les isolants sont des matériaux fragiles qui ne résistent pas au passage des personnes et des véhicules ou accessoires de manutention. Le pont thermique a cependant été en partie résolu par la réalisation d’une rupture thermique épaisse de 4 cm et remplie de mousse de polyuréthane. La face supérieure de la mousse est protégée par une latte de chêne fixée au béton. Cette latte qui affleure avec le sol intérieur permet la circulation et en outre, grâce à sa planéité, permet, moyennant la pose de certains accessoires dans la menuiserie, une bonne étanchéité à l’air lorsque la porte est fermée.

Linteau, appui de fenêtre et seuil de porte.
(BPOST Thimister-Clermont).

Lorsque les parois d’un bâtiment sont thermiquement performantes et lorsque les ponts thermiques sont réduits au minimum, les pertes de chaleur par infiltration/exfiltration deviennent proportionnellement importantes. Il convient alors de soigner l’étanchéité à l’air de l’enveloppe.

L’étanchéité à l’air des halls industriels de BPOST est performante. Les tests finaux ont montré que celle-ci est égale à :

• 0.75 vol/h sous 50 Pa à Houdeng-Goegnies;
• 0.56 vol/h sous 50 Pa à Thimister-Clermont.

Le système de bardage isolé assure une étanchéité à l’air globale de l’enveloppe à 2 m³/h.m².

Chaque nœud constructif a été réalisé en veillant à limiter les fuites d’air.

D’autre part, les accès au bâtiment ont été équipés de sas diminuant fortement les pertes d’énergie par courant d’air. Les sas sont thermiquement isolés. Ils sont munis de 3 portes successives, 2 vers l’extérieur et 1 vers l’intérieur du hall. La porte sectionnelle extérieure assure la fermeture du bâtiment lorsque le sas n’est pas en service. Lorsque le sas est en service, c’est le volet rapide qui assure la fermeture lorsqu’il n’y a pas de passage. Voir schéma ci-dessous.

Coupe dans un sas.
(BPOST Thimister-Clermont).

Les portes sectionnelles des quais camion sont doublées par un sas isothermique qui se raccorde à la remorque du camion lors d’un déchargement. Donc, même lorsque ces portes sont en service, les infiltrations et exfiltrations d’air sont réduites

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Les moyens utilisés pour diminuer les risques de surchauffe sont : le placement de protections solaires extérieures et la ventilation intensive.

Suivant les cas, les protections solaires seront de deux types.

A Thimister-Clermont, pour les bureaux orientés au Sud-Ouest, des protections solaires textiles automatiques ont été installées.

Thimister-Clermont – Protections solaires automatiques.
BPOST – Arch. BEAI –  photo Serge BRISON.

A Houdeng-Goegnies, les auvents couvrant les quais de chargements offrent une protection fixe contre l’ensoleillement d’été.

Houdeng-Goegnies – Auvent.
BPOST – Arch. BEAI –  photo Serge BRISON.

Dans les deux bâtiments, une série de coupoles ouvrantes permettent la ventilation intensive.

Thimister-Clermont – Ventilation intensive.
BPOST – Arch. BEAI.

Le choix des matériaux de construction a été dirigé par le souci d’avoir un impact réduit sur l’environnement tout en gardant à l’esprit que les systèmes constructifs industriels restent le meilleur choix économique. La réalisation d’un hall à ossature bois et isolation d’origine naturelle est techniquement envisageable. Néanmoins, cette solution a été écartée dans la mesure où elle représente un surcoût important. Sur base de données issues de la Région Wallonne, des fiches Éco-Bau suisses et d’Agréments Techniques Nationaux, une analyse comparée des matériaux a défini le meilleur rapport entre énergie grise, conductivité thermique λ et coût.

Les bâtiments sont modulés sur des travées de 6 mètres. Le système structurel est régulier et simple. Il permet une bonne préfabrication et une bonne organisation de chantier. L’exécution est simple, rapide et économique.

La structure est de type “colonnes en béton et poutres en bois lamellé-collé”. Les colles résistent très bien aux chocs et au feu. Les poutres peuvent être dimensionnées pour présenter une stabilité au feu suffisante.

Houdeng-Goegnies – Structure : poutres en bois, colonnes en béton.
BPOST – Arch. BEAI –  photo Serge BRISON.