Daikin Europe a mené une longue réflexion autour du développement d'une expérimentation réalisée dans un bâtiment réel et en milieu occupé, pour notamment anticiper la règlementation européenne EPBD (Directive performance énergétique des bâtiments). 

Le choix du Groupe s'est alors porté sur le projet de construction d'un bâtiment de bureaux, capable de répondre en tout point au concept du bâtiment à « Zéro Energie ». Projet qui s'est finalement formalisé en 2010, en coopération avec Athoka GmbH et Zeller Kälte und Klimatechnik GmbH (installateur allemand spécialisée dans le génie climatique), dans la ville de Herten (Allemagne) avec la construction du siège de Zeller/Athoka GmbH destiné à recevoir les équipements les plus performants en vue d'être expérimentés. Sur une surface totale de 1.335 m², 800 m² sont alloués à l'espace commercial et les 535 m² restants aux bureaux.

L'objectif de cette expérimentation vise à comprendre comment des technologies et matériaux éprouvés, utilisés en complémentarité pour la construction et le revêtement de bâtiments à « Zéro Energie », fonctionnent ensemble de manière plus économique.

Pour ce faire, Daikin s'est entouré de prestigieux centres de recherche européens ; le Centre français de la Technique des Industries Aérauliques et Thermiques (CETIAT), le Fraunhofer-Institut für Bauphysik (IBP) et le Fraunhofer UMSICHT, l'Université de Dortmund, ainsi que l'université de Manchester (UK) se sont répartis l'étude, le calcul et l'analyse de 27 projets fonctionnels, tous inscrits dans le fonctionnement du bâtiment (flux d'énergie, radiations solaires, concentration de CO2, quantité de personnes présentes, données climatiques, ouverture des fenêtres, paramètres opérationnels des équipements Daikin,...).

Daikin a naturellement placé la technologie des pompes à chaleur au coeur de ce processus, certain de leur intérêt économique et écologique à s'inscrire dans des projets de bâtiments « Zéro Energie ».

Les études menées portent notamment sur leur efficacité énergétique, l'optimisation de la répartition des charges énergétiques, la planification de la consommation et leur capacité de stockage d'énergies renouvelables.

Le bâtiment « Zéro Energie » de Daikin combine des systèmes traditionnels à énergies renouvelables tels que les pompes à chaleur et les cellules photovoltaïques, entre autres solutions :

- à chaleur air/eau Daikin Altherma Basse Température couplée à des panneaux solaires pour le chauffage par le sol et la production d'eau chaude sanitaire. L'inertie du sol permet le stockage de l'énergie calorifique produite par les panneaux solaires. L'utilisation de la production solaire est maximisée par la gestion intelligente des équipements afin d'assurer le meilleur rendement possible et de gérer au mieux les pointes de consommation.

- Pompe à chaleur air/air VRV pour répondre rapidement aux variations des températures ambiantes, typiques dans les bureaux, et assurer un confort optimum.

- Système de ventilation à récupération d'énergie VAM Daikin, chargé de récupérer l'énergie et l'humidité et d'assurer un rafraîchissement naturel.

- Panneaux photovoltaïques installés en toiture de la zone atelier

- une zone de toit de 100 m² enduite d'une peinture fluoropolymère Zirc (Zeffle Infrared Reflective Coating) Daikin haute résistance, qui a la propriété de refléter la lumière du soleil et d'éviter le réchauffement du bâtiment par le toit, même pendant les jours les plus chauds. Le rayonnement solaire sur le toit permettra d'augmenter la production d'énergie des cellules photovoltaïques.

L'un des objectifs majeurs poursuivi par Daikin est de déterminer les facteurs pris en compte pour atteindre le meilleur niveau d'efficacité à des prix accessibles non seulement pour le bâtiment lui-même, mais aussi pour les interactions avec les « Smart Grids », les réseaux de distribution d'électricité intelligents du futur, et le stockage économique de l'énergie renouvelable à l'aide de pompes à chaleur.

Après une pleine année de mesures, de calculs et analyses des différents flux d'énergie effectués par Daikin et les centres de recherche européens, le résultat est étonnant.

En effet, un surplus d'énergie de 977 kWh a été relevé pour l'année de mesure 2011-2012.

« L'objectif que nous nous étions fixés a été plus qu'atteint. 38,5 kWh/m² ont été générés au cours de l'année, alors que la demande totale d'énergie, comprenant le chauffage, le rafraîchissement, la ventilation, la production d'eau chaude et l'éclairage, s'élevait à 36,7 kWh m² », détaille Johann Reiß de Fraunhofer IBP.

Ce résultat prend compte des caractéristiques mentionnées dans la directive européenne concernant la performance énergétique des bâtiments : chauffage, rafraîchissement, eau chaude sanitaire, ventilation et éclairage.

Le bilan de cette expérimentation confirme que la réussite d'un projet visant à atteindre une consommation énergétique quasi-nulle est déjà fortement influencée dès la phase de conception de ce bâtiment passif. Ceci a été rendu possible grâce à une réflexion menée de concert entre architectes et ingénieurs pour intégrer très en amont le concept technique au concept architectural.

A la lumière de ces résultats, les pompes à chaleur se révèlent être une solution appropriée à un bâtiment passif.

De surcroît, le revêtement durable à surface réflectrice Zeffle de Daikin conçu pour réduire la température du toit, et agir sur la réduction de la demande en froid du bâtiment pendant l'été a été analysé comparativement aux effets d'un second revêtement standard ayant recouvert une petite surface du toit du bâtiment.

Les résultats sont sans appel :

- Augmentation de la réflexion solaire sur les cellules photovoltaïques, générant un accroissement de l'énergie produite,

- Réduction de la température de fonctionnement des cellules, influant sur l'augmentation de la différence de potentiel sur le bâtiment.

Cette étude comparative a permis de mesurer une augmentation du rendement à hauteur de 11% entre le revêtement Zeffle de Daikin et le revêtement blanc standard.

Pompes à chaleur

Les pompes à chaleur ont joué un rôle majeur dans la réussite de ce projet. «Les pompes à chaleur air-eau et les pompes à chaleur air-air sont parfaitement adaptées au concept du bâtiment à 'Zéro Energie'. Leurs modes de fonctionnement particulièrement souples a assuré une température intérieure confortable tout en garantissant des performances énergétiques notables », indique Peter Schwerdt de Fraunhofer Umsicht. 

La notion de confort du bâtiment a également été soulignée par Anne Tissot du CETIAT : « Même si d'importantes mesures d'économie d'énergie ont été réalisées dans le cadre de ce projet Daikin, la qualité de l'air intérieur et le confort thermique ont été tout aussi excellents au cours de l'année ».

A court terme, Daikin Europe a l'ambition d'entreprendre une nouvelle expérimentation, mais en s'intéressant cette fois-ci à la problématique de la rénovation appliquée au concept « Zéro Energie ».

LP

Les pompes à chaleur ont joué un rôle majeur dans la réussite de ce projet. «Les pompes à chaleur air-eau et les pompes à chaleur air-air sont parfaitement adaptées au concept du bâtiment à 'Zéro Energie'. Leurs modes de fonctionnement particulièrement souples a assuré une température intérieure confortable tout en garantissant des performances énergétiques notables », indique Peter Schwerdt de Fraunhofer Umsicht. 

La notion de confort du bâtiment a également été soulignée par Anne Tissot du CETIAT : « Même si d'importantes mesures d'économie d'énergie ont été réalisées dans le cadre de ce projet Daikin, la qualité de l'air intérieur et le confort thermique ont été tout aussi excellents au cours de l'année ».

A court terme, Daikin Europe a l'ambition d'entreprendre une nouvelle expérimentation, mais en s'intéressant cette fois-ci à la problématique de la rénovation appliquée au concept « Zéro Energie ».

LP