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Nouvel immeuble tertiaire bioclimatique sur le site du Commissariat à l’Energie Atomique (CEA) de Cadarache à Saint-Paul-lez-Durance

Nos pôles Architecture et Design d’Espaces réalisent le nouveau bâtiment de bureaux de l’Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN), l’expert public des risques nucléaires et radiologiques.
Ce bâtiment se distingue par son architecture bioclimatique et HQE, de manière à s’intégrer dans un environnement respecté et offrir un cadre de travail de grande qualité.

Destiné à regrouper les équipes de l’IRSN dans un objectif de performance et de modernisation de son parc immobilier, le futur édifice constitué de deux ailes, aura une superficie d’environ 5 400 m² (SDP), répartis sur 4 niveaux dont 1 semi-enterré.
Les grandes ambitions du programme reposent sur ces points :
- Le site : la zone du site est non artificialisée, dans un site naturel remarquable, qui bénéficie d’un climat très chaud l’été et froid l’hiver
- Le programme : un projet confortable, aujourd’hui mais aussi demain (2070) ; un projet facile à maintenir / économe en charge ; un projet performant thermiquement, avec gestion du confort possible sans rafraichissement actif ; un projet contemporain dans la gestion des émissions de Gaz à effet de Serre (C1 -10%) ; un projet certifié HQE Bâtiment Durable 8 étoiles

Pour l’ensemble de la conception, l’équipe s’est basée sur le rapport du GIEC, ainsi que sur les prévisions climat à 2070. L’ensemble des stratégies proposées permet de répondre aux objectifs de confort selon les indicateurs demandés au programme pour le climat actuel et de maitriser le confort y compris en tenant compte de la dégradation du climat à venir. Les calculs ont été faits sur 3 types de fichiers météo : fichier météo contemporain/standard, fichier météo 2070 (scénario A2), fichier météo 2070 dégradé (RCP 8.5). Des scénarios d’usage du bâtiment et des équipements ont été dégagés, permettant d’optimiser les équipements en fonction des taux d’occupation.
Enfin, la construction vise la certification HQE « Bâtiment Durable » niveau excellent 8 étoiles, label E3 C1 ainsi qu’un engagement de maîtrise de la consommation d’énergie, conformément aux exigences du plan France Relance (124 kWhEF/m²/an).

Un bâti qui dialogue avec le paysage
Les équipes de Kardham ont tout d’abord porté une attention particulière à adapter le projet à la topographie, au climat et à la géographie du site hôte, le CEA de Cadarache, plus grand centre de recherche et développement en Europe sur les énergies bas carbone.

Artificialisation des sols
La construction s’intègre ainsi dans une pinède constituée de pins maritimes de 8 à 12 mètres de hauteur conservée au maximum et qui servira d’écrin végétalisé au site de l’IRSN. Les altimétries des voiries et les parkings seront adaptés à la pinède pour conserver les sujets existants.

Pour respecter la topographie du site, Kardham a par ailleurs opté pour des différences de niveaux pour créer un parvis surélevé, une terrasse en balcon, ou encore des gradins dans un talus formant un amphithéâtre naturel. En limitant autant que possible la hauteur du bâti en R+2, la volumétrie d’ensemble s’intègre dans ce site boisé exceptionnel et est à l’échelle des autres constructions du site.
L’imperméabilisation de la parcelle est limitée aux cheminements piéton/PMR, voie d’accès, emprise du bâti et par la mise en place de parking aérien traité en stabilisé et voirie revêtement perméable.
Les résultats : coefficient de ruissellement de 52% et un taux d’absorption de 48% (supérieur à l’objectif de 40% vise), et un coefficient de biotope de 56% (supérieur à l’objectif de 35% visé)

Gestion des eaux pluviales
La gestion des eaux de pluviales se déroule en 3 temps :
- valorisation des espaces de pleine terre (infiltration directe)
- temporisation des eaux de pluie en toiture par un stockage en nid d’abeille (système gravitaire, avec débit de fuite calibré)
- temporisation finale des eaux de pluie dans un volume de rétention/infiltration sous voirie.
L’intervention d’un écologue a permis les différents points :
- Optimisation des places de stationnement au regard des systèmes racinaires, pour maîtriser l’impact sur les arbres conservés
- Accompagnement au choix des essences en visant un maximum d’essences locales
- Accompagnement de la mise en place du chantier, notamment pour la protection faune/flore.

Une construction durable et frugale

Approche bioclimatique
L’immeuble a été éco-conçu pour répondre à des attentes fortes en matière d’allègement de son empreinte carbone. Les volumes ont été pensés simples, afin de permettre une efficacité thermique, et une économie de matière.
L’édifice se veut aussi bien pensé dans son orientation et dans son utilisation du soleil et des vents, pour avoir besoin le moins possible d’équipements pour l’entretenir, le chauffer ou le rafraîchir. Ainsi, dans un souci d’économies de fonctionnement et de moyens de mise en œuvre de protections solaires, l’orientation Nord / Sud a été privilégiée. Pour optimiser le confort d’usage, le bâtiment se développe autour d’un noyau central.

Les formes ont été dessinées et les couleurs choisies pour se fondre dans le paysage : le socle, en bardage couleur rouille, vient chercher la vibration et le langage du sol, en dialoguant avec ce paysage méditerranéen constitué d’aiguille de pins, de rocaille, tandis que les parties supérieures de l’immeuble viennent quant à elles discuter avec les pins et la Canopé des arbres. Les lignes verticales reprennent les inclinaisons des troncs et viennent se joindre aux ombres portées et lignages multiples. Les brise-soleils évoquent quant à eux le feuillage dans les arbres afin de renforcer la vibration des boites.

Matériaux
Du point de vue du choix des matériaux, il témoigne d’une biodiversité constructive marquante : la structure, les façades et les dalles du bâtiment sont en béton armé. Les châssis vitrés sont en aluminium et se fondent dans les larges ouvertures vitrées dans l’ombre des brise-soleils. L’ensemble des matériaux de construction et d’aménagement utilisés, le bois, le verre, la végétation, etc. sont des matériaux naturels et organiques.

Confort d’été
Les protections solaires sont efficaces et adaptées au climat local, ainsi qu’à l’évolution de ce dernier, qui tend à une augmentation des températures et à une accentuation des périodes de canicule.

Les principes mis en œuvre sur le projet sont :
- Limitation de l’ilot de chaleur urbain en conservant un maximum de végétation dont une partie des arbres autour du parking et en traitant les places de stationnement par des nids d’abeilles remplis d’un gravier plutôt clair (limite le stockage de chaleur l’été),
- Traitement des toitures non techniques par des revêtements clairs,
- Nous avons essayé de privilégier les orientations Nord-Sud les plus faciles à protéger de l’inconfort en période estivale :
• Par des linéaires de façades plus importants que sur les autres orientations,
• Et en privilégiant les ouvertures au Nord et au Sud plutôt qu’à l’Est et à l’Ouest au niveau des zones bi-orientées,
• pour des questions de fonctionnalité le bâtiment se développe en forme de « L » permettant de réduire les distances entre les personnes ce qui conduit malgré tout à des façades Est et Ouest. Afin de limiter les risques de surchauffe sur ces façades, nous prévoyons la mise en place de brise-soleil orientables et repliables qui permettent de supprimer plus de 92% du rayonnement solaire tout en conservant un accès à la lumière naturelle, aux vues et à la ventilation naturelle.

- Mise en place de protections solaires efficaces en fonction des différentes orientations :
• lames-brises soleil fixes de couleur claire,
• vitrage à contrôle solaire (70/40),
• store intérieur choisi pour son efficacité thermique et sa capacité à gérer l’éblouissement (nous viserons une transmission hémisphérique normale inférieure à 5%),
• brise-soleil à lames orientables et repliables ; Nous prévoyons la remise en position des lames brise-soleil à des heures clef de la journée et en fonction des saisons, programmation par la GTB (par exemple, remise en position des lames à midi sur la période estivale)

Pour compléter cette stratégie nous prévoyons :
- Mise en place de limiteurs d’ouverture en étage permettant aussi la ventilation naturelle des espaces d’activité (1 trame sur 2),
- Inertie accessible dans les zones de bureau en sous face de dalle (absence de faux plafond filant),
- CTA adiabatique permettant un prétraitement passif de l’air neuf (rafraichissement),
- Brasseurs d’air plafonniers pour compléter la gestion du confort d’été (1 brasseur par bureau individuel ou pour 10m² en plateau). Cette solution permet également la gestion du confort d’intersaison (retarder la mise en route du rafraichissement actif),
- Possibilité de réaliser une décharge thermique par ventilation mécanique (au débit hygiénique).

Une attention particulière est également portée à la forme et la nature des menuiseries :
- Les ouvertures en étages se font sur allège pleine et nous évitons les surfaces vitrées toute hauteur qui apportent trop de chaleur l’été, même quand elles sont bien protégées,
- Mise en place de limiteurs d’ouverture en étages,
- Les couleurs des menuiseries seront claires pour éviter le rayonnement de chaleur à l’intérieur du bâtiment.

Pour une météo contemporaine, le bâtiment peut ainsi fonctionner sans rafraichissement actif, en garantissant une température maîtrisée en dessous de 28°C et un confort ressenti maîtrisé suivant l’indicateur Givoni avec les brasseurs d’air. Les calculs prennent en compte une projection climat dans 50 ans.

Confort d’hiver
La maitrise du confort d’hiver passe avant tout par :
- La maitrise des ratios d’ouverture et l’absence d’allège vitrée dans les étages (maitrise de la sensation de paroi froide)
- La surisolation de l’enveloppe thermique et l’utilisation de double vitrage performant (Ug=1 W/m².K)
- Une protection solaire mobile sur l’ensemble des orientations (permet de libérer le clair de vitrage et de capter les apports solaires gratuits)
- Des lames fixes au Sud que nous avons choisi horizontales (non inclinées) pour être efficaces l’été tout en limitant leur impact l’hiver sur la capacité du projet à capter du soleil direct (la densité de lame et leur profondeur ont été réduite en moyenne, permettant un bon compris entre confort d’été, valorisation des apports solaires gratuits l’hiver et éclairage naturel, voir études paramétriques des simulations thermiques)

Confort visuel et éclairage naturel
L’ouverture des façades est pensée comme le meilleur compromis entre diffusion homogène de la lumière naturelle, confort d’été et confort d’hiver. Nous proposons donc un principe d’ouverture sur allège pleine et en bandeau filant.

Economie d’eau potable
- Les appareils sanitaires sont choisis de manière à limiter les consommations d’eau potable : chasses double débit 3/4,5 litres, limitation des débits sur les robinetteries, temporisations, aérateurs et mousseurs sur les robinets, etc.
- Nous prévoyons la mise en place d’une récupération des eaux pluviales, avec une cuve de 10 m3, permettant d’alimenter les WC (chasses d’eau et urinoirs)
- Nous estimons la consommation d’eau potable à 0.23 m3/m²SDP/an (pour un objectif fixé au programme à 0.28 m3/m²SDP/an) avec une couverture des besoins en chasses d’eau à hauteur de 67%

Energie
Production chaud froid
Le projet va nécessiter une production de chauffage et une production de rafraichissement. En l’absence de réseau de chaleur et/ou de froid, nous proposons la mise en place d’une production autonome et réversible sur le projet.
- Production chaud froid sur PAC air-eau
- Change over possible par façade
- Régulation terminale pièce par pièce
- Réseau indépendant pour les salles de réunion/CTA et pour les plafonds rayonnants.

Diffusion chaud / froid
- Espace tertiaire : Plafond rayonnant réversible
• Confort ressenti maximal (basse température, absence de vitesse d’air)
• Consommation réduite (moins d’auxiliaires et moins de pertes en réseaux)
• Maitrise des opérations de maintenance : absence d’auxiliaire dans les terminaux (donc peu ou pas d’intervention dans les bureaux)
• Gestion du risque de condensation par une loi d’eau adaptative localement (fonction du risque de condensation)
- Salles de réunion, salles informatiques, etc. :
• Ventilo-convecteurs permettant d’offrir la puissance et la réactivité attendue dans une salle de réunion
- VDI et PCR : traités en split système indépendant (l’appel en froid interviendra avant le reste du bâtiment).

Production locale d’énergie renouvelable
- Afin d’atteindre le niveau E31 du label énergie carbone, nous prévoyons la mise en place de panneaux solaires photovoltaïques sur le bâtiment,
- Nous privilégierons une intégration au-dessus du local technique, en sur-toiture (permettant de réserver le reste des toitures à la rétention des eaux de pluie),
- La saisie détaillée du calcul RT 2012 conduit à une puissance de 57 kWc pour cette installation soit environ 270 m² de panneaux PV (152 panneaux) permettant d’atteindre le niveau E3 avec une marge de l’ordre de 5% à ce stade du projet.

La consommation en énergie primaire (Cep) du bâtiment est de 60,4 kWhEP/m²SRT/an hors production PV. Cela représente un gain de -54% par rapport au Cepmax de la RT2012 hors production locale d’énergie (Cepmax=132 kWhEP/m²SRT/an). Le bilan BEPOS du projet est de 101,6 kWhEP/m²SRT. Le seuil du niveau E3 est de 106,5 kWhEP/m²SRT (soit une marge de 4.8%)

Gain par rapport à la RT2012
La consommation en énergie primaire (Cep) du bâtiment est de 60,4 kWhEP/m²SRT/an hors production PV. Cela représente un gain de -54% par rapport au Cepmax de la RT2012 hors production locale d’énergie (Cepmax=132 kWhEP/m²SRT/an).

Bilan BEPOS (label E+C-)
Le bilan BEPOS est la consommation totale d’énergies non renouvelables (usages RT et autres usages) à laquelle est déduite la production d’énergie renouvelable. Le bilan BEPOS du projet est de 101,6 kWhEP/m²SRT. Le seuil du niveau E3 est de 106,5 kWhEP/m²SRT (soit une marge de 4.8%). Le niveau E3 est atteint (bilan projet < Bilan BEPOS Max 3).

Accompagnement des utilisateurs et gestionnaires
Nous prévoyons un accompagnement jusqu’à la livraison avec la remise d’un guide de bonnes pratiques qui proposera également des solutions pour maitriser les consommations qui vont au-delà des usages RT 2012 (maitrise des consommations mobilières). Accompagnement du gestionnaire à la livraison par la remise d’un livret de maintenance.

Un édifice propice aux échanges et aux synergies
La composition architecturale de l’immeuble repose sur l’organisation des fonctions qu’il abrite :
• Un socle regroupant les services liés aux espaces de livraison.
• Une ouverture horizontale traversante sur les espaces extérieurs du RDC, créant un entre-deux accueillant les services partagés et l’accueil.
• Les volumes suspendus flottant dans la pinède accueillant les bureaux des services de recherche.
L’immeuble a par ailleurs été conçu pour proposer des centralités fortes, véritables pôles d’échanges et de convivialité :
• Au centre du bâtiment, à l’intersection de ses 2 ailes, un escalier décloisonné en forme de faille verticale traversante ouverte sur l’extérieur, crée du lien entre les différents services.
• Des polarités d’étage autour d’espaces communs : au droit de cette faille verticale sont regroupés à chaque niveau les différentes fonctions communes d’étage : espace café, archives ouvertes, espace réunion modulables, espaces de travail partagés, sanitaires. Espace privilégié du bâtiment, cette faille profite aussi d’une ouverture traversante sur la pinède des deux côtés de l’édifice.

Des extérieurs conviviaux en connexion avec les services partagés du RDC : à leur Nord, un parvis d’entrée offre un large espace d’échanges ombragé, tandis qu’à leur Sud une grande terrasse offre un espace extérieur commun accessible depuis l’entrée. Enfin, à chaque pignon les escaliers sont prolongés de terrasses permettant d’ouvrir des espaces partagés sur l’extérieur.
Cette centralité conviviale regroupant les bureaux de l’IRSN existe également dans sa forte connexion avec les différents bâtiments sur le site. Le hall d’entrée permet de les desservir facilement. Par ailleurs, les voies de circulations relient de manière optimale les espaces de stationnement extérieurs aux bâtiments existants. Des cheminements piétons confortables complètent le maillage du site.

Des espaces de travail modulables co-conçus avec les collaborateurs
Les espaces de travail allient travail de réflexion et de confidentialité et travail collaboratif. Ces lieux communs, de réunion, d’échange et de convivialité, de postes de travail ouvert ou isolés dans des cocons ou derrière des claustras intimisant l’espace, sont par ailleurs flexibles et notamment équipés de cloisons pour suivre l’évolution des besoins des services. Pour une plus grande modularité, ces espaces bénéficient en outre d’un éclairage naturel direct et de grandes surfaces au centre du bâtiment.

En matière de design d’espaces, Kardham accompagnera les collaborateurs de l’IRSN au travers de nombreux ateliers et entretiens pour leur permettre de se projeter dans la programmation fonctionnelle et exprimer leurs attentes et besoins en matière d’aménagement des espaces de travail et des espaces collaboratifs de proximité. Grâce à ces modules de co-conception ils pourront envisager les différents scénarios pour le positionnement des espaces communs, des typologies d’espace et de postes de travail. L’occasion aussi de passer de la dimension individuelle à celle de l’équipe, et de découvrir l’espace de travail dans son ensemble.

Au final, le projet a été conçu de manière à répondre à de forts enjeux en matière de développement durable et s’inscrit dans une logique intelligente et bienveillante de respect de l’environnement et d’une plus grande qualité de vie au travail.