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Utiliser doublement le soleil et se loger sans émissions: ce concept a été mis en pratique dans le lotissement Sentmatt à Obfelden (ZH).

Trois nouveaux bâtiments de 119 logements et 22 autres logements dans un vieux bâtiment rénové forment l’ensemble résidentiel de Sentmatt. Vu de l’extérieur, rien ne différencie les bâtiments des autres lotissements: des murs crépis, des balcons, des appartements de 2,5 à 5,5 pièces avec vue sur la campagne, des installations solaires sur le toit. Mais les bâtiments d’Obfelden occupés depuis 2017 ont un avantage décisif: ceux qui y vivent ne dégagent pas d’émissions. «Nous voulions une construction qui soit tournée vers l’avenir. Pas seulement satisfaire aux critères d’un label, mais trouver une solution qui soit agréable pour les habitants et qui préserve l’environnement», explique Roger Ricklin, représentant du maître d’ouvrage Halter AG à Zurich.

Le principe de base est le suivant: des bâtiments à grande efficacité énergétique, des capteurs solaires qui ne fournissent pas seulement de l’électricité mais aussi de la chaleur et des sondes géothermiques qui apportent de la chaleur, mais aussi de la fraîcheur dans la maison en été. «La combinaison de différents systèmes existants nous permet d’exploiter l’ensemble résidentiel sans émissions», se réjouit Ricklin. André Hug, membre de la direction administrative de Balzer Ingenieure à Coire, une entreprise de BKW Engineering, était responsable de la planification des installations. «Nous n’avons rien inventé, mais seulement tiré le maximum des possibilités déjà connues et surtout, assuré la cohérence entre les différents systèmes.» Hug souligne que tout cela a été effectué en étroite coopération avec la société Pfiffner AG. C’est clair, il y a eu quelques défauts de jeunesse mais «miser sur le mazout ou le gaz par peur des ajustements, ce n’est pas une attitude d’avenir».

«Nous n’avons rien inventé, mais seulement tiré le maximum des possibilités déjà connues.»

Les collecteurs hybrides génèrent de l’électricité et réchauffent l’eau. Sur le toit, Hug explique que l’installation ne comporte pas que des capteurs solaires non vitrifiés pour la production d’énergie thermique, mais aussi des collecteurs hybrides. Ceux-ci produisent du courant électrique, comme les installations photovoltaïques, mais sous le panneau, ils laissent aussi circuler de l’eau dans des petits tuyaux. Elle est réchauffée par les rayons du soleil et utilisée pour la production de chaleur. L’électricité des capteurs ne couvre pas que les besoins en énergie quotidiens des résidents, mais aussi ceux des pompes à chaleur qui sont pour leur part reliées aux sondes géothermiques. 27 sondes en U forment tout un champ à une profondeur de 280 mètres, prélèvent la chaleur du sol et la dirigent vers la pompe à chaleur. A Sentmatt, il y en a deux. L’une et l’autre fonctionnent avec des agents frigorigènes naturels et respectueux de l’environnement: l’une produit de l’eau chaude à 60 °C (installation au CO2), l’autre est responsable du chauffage (installation à l’ammoniaque). Il faut atteindre une température de 30 °C pour que les serpentins chauffants posés dans les dalles en béton réchauffent les appartements à une température de 22 à 23 °C en hiver. «Selon les normes SIA, une température ambiante de 21 °C serait permise», déclare André Hug. Pour des raisons de confort, une température plus élevée a été choisie à Sentmatt. Toutefois, au vu de la bonne efficacité énergétique, cela a pu être obtenu en consommant peu d’énergie. Hug est cependant convaincu qu’avec le réchauffement climatique et l’augmentation des canicules en été, le refroidissement deviendra de plus en plus important. Le système de Sentmatt a fait ses preuves à cet égard au cours de l’été caniculaire de l’année dernière. «Notre système est basé sur un cycle: en hiver, le sol est plus chaud que l’air environnant. En été, c’est exactement l’inverse: en inversant le cycle en été, nous pouvons «retirer de la chaleur» des habitations. Même lors des grandes journées de chaleur, la température n’a pas dépassé 26 °C.»

L’été est utilisé pour rendre au sol sa chaleur.

Les sondes verticales sont aussi régénérées: lorsqu’on retire en permanence de la chaleur du sol pendant des décennies, il ne peut que se refroidir. En outre, de plus en plus de sondes sont implantées en Suisse et plusieurs champs peuvent être côte à côte. «Ainsi, nous utilisons l’énergie solaire excédentaire collectée en été essentiellement pour restituer la chaleur prélevée dans le sol afin qu’il garde une température constante», explique André Hug. Le sol est donc aussi un accumulateur. Le reste de l’énergie solaire excédentaire est transmis au réseau sous forme d’électricité; en hiver, le courant est alors prélevé du réseau. Le lotissement n’est pas autosuffisant: il n’est pas entièrement indépendant du réseau, mais il ne consomme pas plus d’énergie qu’il n’en produit.

Balzer est également membre de l’alliance 2SOL. Elle a pour but d’exploiter entièrement les énergies renouvelables qui touchent un bâtiment comme par exemple celle du soleil, mais aussi le vent, et de les stocker de manière saisonnière. Cette association à but non lucratif est composée de membres issus de différents secteurs qui ont développé ensemble le système durable 2SOL d’énergie pour le bâtiment. Sentmatt est un bel exemple. «Pour l’alliance 2SOL, il est important que des systèmes efficaces en énergie puissent aussi être mis en place sur les vieux bâtiments», explique Marion Willim, responsable Communication. Par exemple, il n’est pas toujours possible ou rentable d’atteindre les niveaux d’isolation requis par certains labels sur des bâtiments classés monuments historiques. «En utilisant doublement le soleil comme à Sentmatt, nous obtenons une efficacité élevée et il est possible de se loger en respectant le climat.» En outre, «il s’agit également de conserver la création de valeur en Suisse: au lieu de dépenser des millions de francs pour des sources d’énergie fossile importées, il est préférable que notre argent profite à l’économie suisse.»

Trois nouveaux bâtiments et un bâtiment plus ancien forment le lotissement Sentmatt avec 141 logements au total.

André Hug (à droite) discute du fonctionnement du réservoir cubique d’eau chaude avec le concierge Christoph Kundegraber. Le lotissement de Sentmatt à Obfelden (ZH) ne dégage aucune émission.

AU FAIT, COMMENT FONCTIONNE…

… une sonde géothermique? Lorsqu’une maison est réchauffée par une sonde géothermique, elle prélève de la chaleur dans le sol. A partir d’une certaine profondeur, le sol a une température constante de 10 °C environ. Contrairement à l’air ambiant, cette température est très constante. Cela signifie que la pompe à chaleur est également efficace lorsqu’il fait très froid car elle ne dépend pas de l’air ambiant.

… la régénération des sondes? Des simulations montrent que lorsque l’urbanisation est dense ou que le prélèvement de chaleur est intense, au bout de quelques décennies, la température du sol peut devenir si basse que l’installation de sondes n’est plus rentable car l’électricité consommée augmente considérablement. Il est possible de remédier simplement à ce problème en restituant la chaleur au sol pendant l’été, par exemple en utilisant l’énergie excédentaire arrivant sur les capteurs solaires. La fonction de refroidissement contribue également à la régénération du sol. En été, la chaleur excédentaire à l’intérieur des bâtiments est reconduite dans le sol. Sur de telles installations, le sol peut être considéré comme un réservoir de stockage saisonnier.

… une pompe à chaleur? Le principe de la pompe à chaleur est celui d’un frigo inversé et est toujours le même, quelle que soit la version: l’évaporateur contient un agent frigorigène liquide qui s’évapore à des températures relativement basses. Le frigorigène à l’état gazeux est comprimé dans le compresseur. Cela augmente la pression et donc la température du frigorigène. Dans le condenseur, il transmet sa chaleur au système de chauffage du bâtiment et redevient liquide. L’agent réfrigérant qui se trouve alors encore sous pression revient à son niveau de pression d’origine, plus bas, en passant par une vanne d’expansion (ou un détendeur) et retourne à l’évaporateur où le processus recommence.

SI Gruen

SI Gruen

Beitrag aus dem Magazin SI Grün der Schweizer Illustrierten im Rahmen einer Zusammenarbeit der BKW mit Ringier / Article du magazine SI Grün de la Schweizer Illustrierte, dans le cadre d’une collaboration de BKW avec Ringier.