Concours "Edf Bas Carbone" 2011 : le domaine de l'énergie élargi au quartier

Rédigé par François LAMARRE
Publié le 07/11/2011

Les docks de Saint-Ouen, projet lauréat, X-TU

Article paru dans d'A n°204

Après trois sessions focalisées sur le bâtiment et passées à récupérer l'énergie tous azimuts, par tous les moyens possibles, le concours « EDF bas carbone » change d'échelle en élargissant sa réflexion au quartier tout entier. L'inventaire est désormais connu, sinon éprouvé, des systèmes thermodynamiques susceptibles de couvrir les besoins du bâtiment avec l'assistance de l'électricité. 

Le standard du bâtiment passif, sur-isolé et ventilé en conséquence, s'impose désormais à tous, réduisant en proportion les besoins en énergie pour le chauffage, voire le rafraîchissement. Au point que l'eau chaude sanitaire et la ventilation mécanique sont devenues les principaux postes de consommation d'un bâti performant. Des pompes à chaleur de tout type s'emploient à capter l'énergie là où elle se trouve, dans des gisements thermiques divers et variés, aquatiques ou aérauliques : nappes géothermiques et phréatiques, puits en tout genre – canadiens ou autres –, air extrait, eaux usées et autres rejets du bâtiment. Sur le mode de l'échange, tout est bon à prendre pour abaisser la consommation d'énergie fossile et réduire à néant ou presque les émissions carbonées (moins de 5 kg CO2/m2/an requis par le concours), avec des systèmes et matériels toujours plus sioux, mettant en œuvre boucles d'eau et/ou circuits d'air.


DES FONCTIONNEMENTS MUTUALISÉS

L'idée est d'appliquer aujourd'hui cette inventivité au quartier, à travers l'aménagement urbain. L'approche énergétique sort des murs pour s'appliquer au territoire. Aménageurs et énergéticiens réfléchissent désormais aux équilibres à trouver à l'échelle du quartier ou d'ensembles multifonctionnels. Ils imaginent des complémentarités et traquent les « énergies fatales » habituellement dispersées et perdues pour tout le monde. De même que les espaces et les usages peuvent être avantageusement partagés au sein de programmes mixtes, les fonctionnements thermiques gagnent à être mutualisés.

Des combinaisons gagnantes se font jour, misant sur la combinaison des systèmes et l'alternance spacio-temporelle des usages. Ainsi, le projet lauréat de cette année associe une grande surface commerciale, des logements et un parking au sein d'un même îlot urbain. La mixité y délivre des synergies, avec des fonctionnements tantôt synchrones tantôt alternés, mais toujours complémentaires afin d'abonder les besoins de telle ou telle partie du programme. Par exemple, la chaleur émise par les groupes froids du centre commercial contribue à la production de l'eau chaude sanitaire des logements. Ou bien encore, l'inertie du parking souterrain est mise à profit pour chauffer ou rafraîchir les locaux en surface, etc. L'objectif affiché est de couvrir la totalité des besoins en chauffage et en eau chaude sanitaire à partir des énergies renouvelables.

Basés sur les transferts thermiques, les réseaux sont propices à la mutualisation des fonctionnements. Ils s'assortissent de sous-stations par bâtiment et de systèmes de comptage individualisé pour mesurer les consommations, le comportement de l'usager étant une clé de la maîtrise des énergies. La ville durable impose ainsi de jouer collectif aux différentes échelles du territoire et du bâti, tout en libérant l'initiative individuelle dans la gestion du confort.


LAURÉAT

LES DOCKS DE SAINT-OUEN (SEINE-SAINT-DENIS)

X-TU, ARCHITECTES. BERIM ET LE SOMMER, BET ÉNERGIE ENVIRONNEMENT

Îlot mixte de 120 logements et surface commerciale pour Leroy-Merlin et Paris Habitat

Séquano Aménagement. Ideve, assistant à la maîtrise d'ouvrage


Dense et complexe, l'opération aborde de front la question urbaine dans un contexte de friche industrielle. Située dans une ZAC de 100 hectares érigée en écoquartier, elle en est la figure de proue avec la Seine pour principal atout et tout un faisceau de contraintes à surmonter : zone inondable, site pollué, voie sur berge… Le programme d'habitation s'assortit du relogement d'une surface commerciale (Leroy-Merlin) et d'un parking urbain. L'ensemble se traduit par un îlot compact qui occupe la totalité du terrain et superpose les fonctions dans un même ouvrage : cinq niveaux de parkings en sous-sol, un socle commercial (15 000 mètres carrés), cent vingt logements disposés en façade et dressés en trois plots sur le toit (10 000 mètres carrés). La découpe du volume favorise la ventilation naturelle et la pénétration de la lumière, y compris dans la surface commerciale dotée d'une vitrine sur la berge et de sheds en toiture.

L'ensemble mise sur un fonctionnement mutualisé, la surface commerciale et les logements vivant de manière complémentaire et alternée. Il est pensé comme une machine thermodynamique et s'appuie notamment sur la ventilation naturelle. La mise en dépression du socle commercial génère un tirage à travers les étages, depuis la façade nord jusqu'au toit. En été, la récupération d'énergie sur les groupes froids de la surface commerciale garantit la production d'eau chaude sanitaire des logements, abondée par des échangeurs sur les eaux grises. En hiver, le système géothermique assuré par une boucle d'eau dans la paroi moulée du parking distribue des pompes à chaleur par bâtiment, le chauffage urbain venant en appoint (Syctom voisin).

Une réflexion approfondie sur la construction et les matériaux délivre une enveloppe performante, réduisant d'autant les besoins en chauffage. Un approvisionnement du chantier par le fleuve optimise le bilan carbone de l'opération. Outre l'agrément, les toitures végétalisées procurent l'inertie recherchée à partir d'un substrat d'algues (70 centimètres) qui ne grève pas le bâti. Ainsi conçu, le bâtiment s'arrime au quai par un socle animé et une coiffe habitée.



MENTION

MONGES-CROIX DU SUD, CORNEBARRIEU (HAUTE-GARONNE)

GOUWY-GRIMA-RAMES, ARCHITECTES. JULIE POIREL, PAYSAGISTE. SATEC, BET THERMIQUE, ET SOCOTEC, BET ENVIRONNEMENT

Hameau de 68 logements pour Urbis, promoteur, et Promologis, bailleur social

Oppidea, aménageur. Bruno Fortier + Obras, urbanistes. Michel Desvignes, paysagiste


Implantée dans une ZAC de conception originale, l'opération relaie l'attention portée au paysage en privilégiant l'insertion et les vues. L'aménagement procède par plates-formes habitées, à l'instar du village de Cornebarrieu, et se pose en alternative au mitage. Il souligne le relief et prolonge les cordons boisés du site en ménageant des espaces naturels, dont le creux du vallon parcouru par la voie de desserte. Chemins de traverse et filets d'eau complètent cet aménagement « doux » qui s'inspire de l'occupation traditionnelle de nos campagnes.

Circonscrite à une plate-forme, l'opération juxtapose des unités de voisinage et un petit collectif adossé à la forêt. Installées dans la pente, les unités de quatre à sept logements se tournent vers le soleil dans l'axe du vallon. Elles présentent un bâti homogène en brique, liant habitations et enclos. Par sa prise de site, son échelle et son matériau hégémonique, cette composition renvoie à des références connues qui combinent tradition et modernité pour offrir une architecture domestique, intimiste et protectrice (voir notamment Utzon au Danemark).

Rythmée par des refends, la construction met en œuvre un double mur ventilé au parement de briques pleines qui compose un épais manteau isolant (56 centimètres). Tous les logements sont traversants afin de favoriser la ventilation naturelle. Les besoins de chauffage s'en trouvent considérablement réduits et un système combiné de ventilation double flux, avec un ballon thermodynamique et des capteurs solaires, assure tout le confort à partir de la seule énergie électrique.



MENTION

BANC VERT, DUNKERQUE (PAS-DE-CALAIS)

REMINGTON STYLE, ARCHITECTE. DELTA FLUIDES, BET THERMIQUE. EVP ET RFR ELEMENTS

Îlot de 20 logements + commerces pour La Maison flamande

KVDS, urbaniste. Lafaille, paysagiste


L'opération de renouvellement urbain se traduit par la démolition de cent soixante-cinq logements et la reconstruction d'une cinquantaine, dont l'opération présentée. Le travail urbain consiste à remailler les rues et à introduire une nouvelle place à l'articulation du grand ensemble et d'un habitat traditionnel en bande. Le projet introduit une réflexion typologique attentive à la mémoire du lieu et aux pratiques sociales de la région Nord, tout en assurant une transition par son échelle intermédiaire.

Scindée en deux fronts, l'unité d'habitation dispose ses logements sur un socle commun de commerces, parkings et caves. Entre les deux se glisse un espace vert qui s'élève de la rue jusqu'au toit du parking, avec un patio en creux pour le hall traversant. Circonscrit par les rues, l'îlot fait bloc et offre son jardin à la vue. Les logements sont des duplex ou des triplex traversants, à l'exception de trois T2 de plain-pied pour des personnes à mobilité réduite.

Le mode de construction colle aux fonctions réunies et aux exigences urbaines : un socle en béton et des maisons en bois érigées sur deux ou trois niveaux au-dessus. Cette stratification garantit la performance thermique et la pérennité des ouvrages en fonction des usages. Les besoins en chauffage étant minorés, une pompe à chaleur (PAC air/eau) alimente un circuit hydraulique équipé de panneaux basse température. La production d'eau chaude sanitaire est assurée par un système Héliopac déroulé en terrasse avec un appoint électrique. Une ventilation simple flux complète l'installation de cette construction économique, au bilan carbone maîtrisé.



ALBANA (ÎLOT 57), ZAC ANDROMÈDE, BEAUZELLE (HAUTE-GARONNE)

FHY, ARCHITECTURE ET URBANISME. TN+, PAYSAGISTE. SECA, INGÉNIERIE THERMIQUE ET ADA ENVIRONNEMENT

111 logements collectifs et individuels pour Cabrita Promotion et Colomiers Habitat

Oppidea, aménageur. TGT, urbaniste. Acte2, paysagistes


De grande envergure (210 hectares), la ZAC Andromède accompagne l'essor de l'industrie aéronautique avec des objectifs environnementaux relevés au fil des ans. La densité urbaine recherchée s'assortit de 70 hectares d'espaces verts dont le cours Barricou, principal axe paysager de la composition. Implanté en léger surplomb du cours, l'îlot 57 reproduit les principes de l'aménagement en introduisant la nature en son sein. La porosité est préférée à la frontalité : la composition morcelée permet de partager les vues et d'installer des jardins, gages de fraîcheur et de biodiversité.

De tailles variées, les plots s'égrènent sur le cours et s'agrègent sur la rue, dessinant un front paysager ouvert et un dos bâti continu. À leur charnière, court un cheminement intérieur recoupé de traverses. Le bâti offre des typologies allant de la maison individuelle au petit collectif. Par ailleurs homogène, il recourt à un même vocabulaire architectural moderniste qui apparente l'opération à un jeu de cubes : du basique habilement modulé ! La compacité des volumes est propice aux enveloppes isolantes (laine de bois) placées sous enduit blanc ou bardage bois, avec des loggias désolidarisées sur consoles. Les logements traversants disposent leur séjour sur la vue, les loggias servant de protections solaires. Les installations thermiques se veulent simples et peu visibles : ainsi, une « moquette solaire » de type Héliopac est déroulée en toiture des immeubles. Le système réversible de chauffage par le sol fait appel à la géothermie avec des pompes à chaleur sur nappe, les besoins étant considérablement réduits par la performance du bâti.


QUARTIER ARAGO, PESSAC (GIRONDE)

DEBARRE-DUPLANTIER(S), ARCHITECTES. INGÉROP, BET URBANISME ET THERMIQUE. BCO2, BET CARBONE

Réhabilitation d'un grand ensemble de 610 logements (512 réhabilités + 69 reconstruits) pour Domofrance, bailleur et aménageur

Contrat urbain de cohésion sociale Ville de Pessac


Ancienne propriété privée rachetée par Domofrance en 2006, la résidence Arago, construite au début des années soixante, pâtit d'une image dégradée en raison d'un manque d'entretien chronique. Ses six cent dix logements constituent l'entrée d'un vaste quartier d'habitat social coincé entre la rocade et les voies ferrées, à proximité du parc de Camponac. L'objectif est de le désenclaver et d'en rénover l'image en intervenant sur les bâtiments et les logements.

Les études préalables de bilan carbone ont fixé les priorités. D'abord, minimiser les démolitions, toute construction neuve ayant un fort impact carbone. Ensuite, profiter du réseau de chaleur existant en y adjoignant une chaufferie biomasse (bois des Landes) et installer des systèmes innovants dans les bâtiments neufs sur-isolés. Enfin, ne pas traîner car chaque année qui passe coûte !

Le renouveau du quartier passe par la recomposition de son territoire. Une « méridienne verte » est créer pour relier les secteurs et offrir un grand espace vert. La requalification de l'avenue principale s'accompagne de l'aménagement d'une place publique sur le parking du centre commercial. En partie vacant, ce dernier est coiffé d'un programme neuf qui recadre le lieu et lui confère la densité voulue. Cette construction fait appel à la charpente métallique afin de limiter la durée du chantier et les nuisances en site occupé.

Les diverses réhabilitations misent notamment sur l'ajout de balcons ou loggias, avec réaménagement complet des abords. Ces interventions, qui procèdent de la greffe (plug-in), voire de la double peau, recourent à la construction bois. Le programme neuf prolonge cette réécriture architecturale avec pour équipements de confort un plancher chauffant alimenté par une pompe à chaleur air/eau et une production d'eau chaude sanitaire par capteurs solaires de type Héliopac, des solutions aujourd'hui éprouvées.



ZAC COLIGNY, ORLÉANS (LOIRET)

HONDELATTE-LAPORTE, ARCHITECTES. LGX, INGÉNIERIE

45 logements pour Orléans Habitat

Semdo, aménageur. Thébaud, urbanisme et paysage


Le tracé des rues et le découpage de l'îlot sont des données de base de cette ZAC au nord de la ville. Pris entre mitoyens, le projet en occupe le centre avec deux immeubles en vis-à-vis sur un jardin intérieur : vingt logements à l'ouest et vingt-cinq à l'est. Le gabarit étant imposé, les concepteurs ont renoncé aux loggias pour privilégier l'espace intérieur.

La réflexion typologique porte sur l'introduction d'une double hauteur dans le séjour, un volume correspondant à l'emprise d'une chambre au-dessus. Il en résulte un bâti compact, dont les façades lisses sont propices à la mise au point d'une enveloppe performante qui ne sacrifie pas les ouvertures. Le manteau isolant s'accompagne de vitrages ad hoc autorisant de hautes baies équipées de volets roulants dans les séjours. Les autres ouvertures sont dotées de volets découpés dans le métal du bardage. Cet uniforme élégant confère une certaine sophistication aux deux bâtiments.

Sur les quarante-cinq logements, trente-cinq bénéficient d'un tel séjour en hauteur, prétexte à différents scénarios d'appropriation. Seuls les plus grands appartements sont traversants. Ceux situés en attique bénéficient d'une terrasse privative, le volume des séjours inférieurs s'interposant entre eux.

Cette architecture soignée s'accompagne de systèmes thermiques performants : une pompe à chaleur par immeuble et six sondes géothermiques pour le chauffage, une ventilation double flux couplée à un puits canadien pour le préchauffage/rafraîchissement de l'air et une moquette de type Héliopac pour la production de l'eau chaude sanitaire.



LES DOCKS DE RIS, RIS-ORANGIS (ESSONNE)

LECLERCQ, ARCHITECTES URBANISTES. CARDONNEL, INGÉNIERIE

69 logements pour Nexity Apollonia

AFTRP, aménageur. Brochet-Lajus-Pueyos, urbanistes. Thierry Laverne, paysagiste


Reconquête de friches industrielles, l'opération doit donner naissance à un écoquartier adossé aux espaces naturels des bords de Seine. Elle se caractérise par une trame paysagère recoupant le site de « traverses » et de « coulisses jardins » le long du fleuve… et des voies du RER qui l'hypothèquent.

Point focal du quartier, le projet est articulé sur une ancienne halle industrielle conservée à titre de vestige. Deux lignes de constructions neuves flanquent cette structure métallique qui définit un espace en creux paré de toutes les vertus urbaines. Elles en reproduisent la forme iconique. Des variantes en atténuent la symétrie : parking en pied d'immeuble ou en sous-sol, accès par des escaliers sous la halle ou entrées traversantes de plain-pied, hauteurs sensiblement différentes et façades distinctes… Des matériaux « naturels » ou connotés industriels parent ces pseudo-entrepôts dont l'épure est contredite par les cubes en béton « moderno » des loggias. L'épaisseur du bâti et la généralisation de duplex dotés de séjours en double hauteur– façon lofts ou ateliers – se soldent par une partition à l'aplomb du faîtage générant une majorité de logements mono-orientés. Ceux tournés sur la halle posent la question de l'ambiance sonore et climatique de cet espace central plus ou moins couvert de panneaux photovoltaïques, au statut mal défini. La géothermie mise à contribution pour le chauffage puise dans les nappes lutécienne et phréatique, une pompe à chaleur alimentant un réseau basse température, assorti de panneaux émetteurs. L'eau chaude sanitaire est produite par un système de capteurs solaires de type Héliopac, avec appoint électrique.



LES RÉSIDENCES DU VIEUX PORT, REIMS (MARNE)

JEAN-MICHEL JACQUET, ARCHITECTE. INEX, BET THERMIQUE ET ENVIRONNEMENTAL

207 studios étudiants et 44 logements pour Le Foyer rémois et Reims Habitat, bailleur et aménageur


Le projet s'insère dans le cadre de « Reims 2020 », une étude prospective menée sur l'agglomération avec les urbanistes Devillers, Fortier et Panerai. L'arrivée du TGV, la création d'un tramway et le contournement autoroutier de l'A4 sont à l'origine de cette réflexion globale qui embrasse tout le bassin rémois et implique dix villes voisines.

Reconversion de friches industrielles en prise sur le canal, la ZAC du Vieux Port préfigure la requalification de l'ancien tracé autoroutier et la revalorisation des berges du canal et de la Vesle en coulée verte. Le projet considéré en est un jalon. La programmation couple une résidence pour étudiants et un programme d'habitat social autour d'un espace vert intérieur venant en prolongement d'un jardin public. Logés au premier rang, les étudiants occupent l'immeuble en proue sur la coulée verte, avec foyer en pied et terrasse-parvis. La résidence est prétexte à une recherche typologique. La chambre-type se prête à des groupements et les circulations centrales s'élargissent en salons. Plus contraint dans ses alignements, le bâtiment de logements implanté sur l'arrière tire avantage de la pente pour glisser le parking dans un socle semi-enterré. À la coulée verte répond la couleur du bâti, dont la maçonnerie isolante (brique monomur) est doublée d'une peau colorée de polycarbonate alvéolaire afin de constituer un mur Trombe. Une pompe à chaleur sur l'air extrait et une autre sur les eaux grises assurent la production de l'eau chaude sanitaire, le chauffage procédant de même à partir de la nappe de la Vesle. Ces systèmes combinés tirent profit de l'inertie du bâti et de la récupération des fuites thermiques habituelles pour établir la performance bas carbone.

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