Innovation, durabilité et qualité
Souhaitant continuellement améliorer la gestion énergétique de ses constructions, Boydens Engineering a intégré des groupements de recherche privés ou institutionnels s’intéressant à l’optimisation de techniques telles que la géothermie, les dalles actives ou encore le Model Predictive Control. Leif Chiotis, Branch Manager, nous explique le fonctionnement de ces pratiques innovantes et nous en montre les points forts.
Présentez-nous Boydens Engineering en quelques mots…
Fondé en Belgique en 1961, notre bureau d’études en génie technique possède aujourd’hui des bureaux à Singapour, au Vietnam et au Luxembourg où nous nous sommes implantés il y a dix ans. En 2015, Boydens Engineering Luxembourg a emménagé dans le bâtiment House of Biohealth I à Esch-sur-Alzette. Notre équipe compte aujourd’hui un total de 18 collaborateurs compétents excellant chacun dans un domaine spécifique. Ces derniers peuvent s’appuyer sur l’expertise des 145 personnes qui composent le groupe à l’international et qui apportent des compétences complémentaires.
Boydens Engineering est un bureau d’ingénieurs conseils actif dans la conception et le suivi des installations techniques du bâtiment. En plus de fournir des conceptions originales, innovantes et durables, nos ingénieurs suivent la réalisation des installations et offrent des conseils pour leur optimisation, extension ou réingénierie future; tout ceci dans un souci de durabilité.
Vous faites partie du programme hybridGEOTABS. Quels sont ses objectifs?
HybridGEOTABS est un programme de recherche soutenu par la Commission européenne dans le programme «Horizon 2020» sous le numéro de projet 723649. Les travaux et l’agenda de ce programme peuvent être suivis sur le site internet qui a été créé spécialement à cet effet et qui reprend les travaux du groupement. Boydens Engineering est un des membres actifs de ce groupement dont font partie des universités européennes, des spécialistes dans les domaines de l’HVAC et de la géothermie ainsi que des constructeurs de produits et solutions du secteur de l’HVAC.
Plus précisément, il s’agit d’un programme de recherche actif dont l’objectif est l’optimisation de la conception, du fonctionnement, du confort et du bien-être des occupants de bâtiments reposant sur
une combinaison hybride entre des pompes à chaleur géothermiques et des dalles actives. La géothermie est bien connue mais les dalles actives un peu moins, elles consistent à intégrer dans le béton un réseau hydraulique équivalent à un chauffage de sol. A la différence que cette intégration permet de charger et de stocker dans les dalles en béton du chaud ou du froid et de profiter de l’inertie du batiment.
Notre premier réflexe pour limiter la consommation énergétique est de créer des enveloppes de bâtiments plus performantes. Cela nous permet de déterminer avec davantage d’exactitude les puissances de chaud et de froid nécessaires au confort au sein d’une construction.
Bien que la géothermie soit souvent considérée comme un potentiel de chaud, elle est également un potentiel de rafraichissement. Les sondes géothermiques, enfouies sous terre, sont remplies d’un fluide caloriporteur et se chargent par l’énergie contenue dans le sol pour produire du chaud via la pompe à chaleur permettant de chauffer ainsi un bâtiment. Ce transfert a pour conséquence de refroidir le sous-sol et il devient dès lors indispensable de rétablir le déséquilibre généré par ce besoin pour la saison suivante. Cela se fait par les besoins en rafraichissement l’été, période durant laquelle l’activation de la dalle se fera pour rafraichir le bâtiment et indirectement pour restituer les calories prélevées. Ce qui permet de se passer d’une production de froid conventionnelle ou bien de la limiter au strict minimum. Pour ce faire, la pompe à chaleur sera contournée par un by-pass ce qui permet de distribuer du froid en géo-cooling. Ce rafraichissement apparait «gratuit» étant donné que dans ce cas seule la consommation électrique de la pompe de circulation sera nécessaire. Dès lors on qualifiera ce principe de stockage saisonnier.
La partie théorique de ce programme est en constante évolution et la partie pratique a été lancée depuis plus de six mois dans cinq bâtiments en Europe dont le Solarwind au Windhof, bâtiment pour lequel nous étions en charge des études et du suivi des techniques spéciales et que nous avons réalisé dans ce principe de géothermie couplée à des dalles actives. Nous y avons installé un certain nombre de capteurs de température, sondes d’humidité et de CO2 à différentes localisations stratégiques (dalles, planchers, à différentes hauteurs,…). Ce qui permet d’avoir une visualisation des conditions climatiques et d’ajuster au mieux la production et la diffusion énergétique dans le bâtiment.
Chez Boydens, nous pratiquons et croyons fermement que la géothermie est une des solutions d’avenir en matière de ressources énergétiques. Nous avons un énorme potentiel sous nos pieds, souvent restreint par les règlementations. En effet, au Luxembourg, les limites de profondeur de forage sont faibles, ce à quoi nous avons dû nous adapter. La technologie évolue souvent plus vite que les législations, mais le Luxembourg se penche à l’heure actuelle sur un assouplissement de la loi, et a lancé une étude pour un projet de géothermie à grande profondeur.
Vos recherches menées sur le Model Predictive Control (MPC) sont-elles complémentaires?
Parfaitement, le Model Predictive Control (MPC) est une méthode reposant sur l’optimisation numérique de la gestion technique des bâtiments. La modélisation prédictive est développée et utilisée pour prédire en fonction de paramètres entrants la manière dont les installations devront se comporter afin d’améliorer non seulement la réduction des consommations mais également le confort d’utilisation de ces bâtiments. MPC est une composante du programme hybridGEOTATBS soutenu par la Commission européenne.
En prenant en compte les profils d’utilisation, le comportement des occupants, ou des données prédictibles telles que la météo, l’ajustement de la production et de la consommation d’énergie pourra être plus précis et permettre à son gestionnaire de réaliser de grandes économies d’énergie. D’un point de vue pratique, cela nécessite tout d’abord l’existence d’une communication entre les différents dispositifs de récupération et de production d’énergie. Ensuite, le MPC se charge de transmettre à ces derniers toutes les données prévisibles dont le système dispose.
Prenons cet exemple; en plein cœur de l’hiver, ou bien en intersaison, une journée ensoleillée est prévue par la météo. Si cette information est transmise à la régulation d’un bâtiment, alors cette dernière pourra prévoir de ne pas activer la production d’énergie et de laisser le soleil se charger de la génération de l’énergie en partie ou partiellement.
Pour l’heure, seuls cinq bâtiments en Europe sont concernés par la phase test. L’objectif des prochaines semaines, et peut-être à l’instant où les lecteurs liront cet article, est l’implémentation du programme MPC dans le Solarwind qui permettra par la prédictivité d’optimiser l’utilisation des ressources énergétiques pour le confort des utilisateurs et la réduction des coûts d’exploitation. Cette implémentation est vivante car suivie au jour le jour; à terme, les résultats de ces tests permettront d’optimiser la programmation de cette solution.
En conclusion, le programme hybridGEOTABS intègre à la fois la géothermie, les dalles actives, l’utilisation d’énergies renouvelables et la prédictivité dans un seul et même concept de gestion du bâtiment. Le but de cette recherche est que les résultats permettant d’atteindre ces performances soient partagés afin que cela puisse être disséminé et appliqué sur une large échelle en vue des réductions des consommations énergétiques. C’est le sens même de l’implication de la Commission européenne, qui par sa dotation et son support entend que les résultats de ces recherches soient partagés. Sans cette implication, ce genre de recherche à large échelle européenne serait difficile à mettre en place.
De manière générale, nous restons proches du monde de la recherche et des universités. Nous accueillons régulièrement des doctorants qui partagent nos visions d’innovation et nos thèmes d’actualité pour leurs projets de thèse. Ils peuvent participer à des projets concrets ou bien à des projets de recherche les impliquant à une échelle européenne. Ces partages sont également un moyen pour nous d’accéder à des formes plus approfondies d’innovation.
Pouvez-vous nous donner des exemples de réalisations mettant en œuvre la géothermie?
Nous réalisons pour Extensa un projet de rénovation de la gare maritime située à Bruxelles sur le site emblématique de Tour & Taxis. L’espace à rénover comprend d’anciens quais de déchargement pour une emprise au sol de près de 20.000 m2. La structure métallique de l’édifice a été conservée, bien que consolidée, et le toit du bâtiment a été refait et sera garni de 15.000 m2 de panneaux photovoltaïques, selon une étude effectuée par notre bureau luxembourgeois. La production d’énergie excédentaire permettra au gestionnaire de la revendre sur le marché.
A l’intérieur de cette première structure, de plus petites y seront construites comme de petites boîtes dans une grande. Celles-ci abriteront des bureaux, commerces ou autres établissements reliés entre eux par des zones piétonnes couvertes, végétalisées et chauffées grâce à la récupération d’énergie des petites structures, qui sera libérée dans les zones piétonnes. Nous y installerons également un système de géothermie (pour le chaud et le froid) qui sera raccordé à une nappe phréatique.
Quels sont les projets qui vous occuperont au cours des prochains mois?
En 2019, nous démarrons les travaux de rénovation de l’annexe du lycée classique de Diekirch à Mersch destinée entre autres à la section sport-étude, en partenariat avec le bureau d’architecture Coeba et le bureau de génie civil Tecna.
Nous avons également démarré la construction d’un projet reposant sur la géothermie couplée à des dalles actives réversibles pour Feltes Promotions. Ce projet est créé sur-mesure par rapport aux besoins du client, tout en apportant notre conseil et notre expertise quant à la qualité générale des installations.
Dans le courant de cette année, nous allons livrer un autre projet de bureaux reposant sur ce principe pour le CGFP à deux pas de la Chambre de Commerce. L’année 2019 s’annonce riche en projets et nous avons hâte de poursuivre sur la lancée qui nous a permis de nous faire une place sur le marché luxembourgeois en dix ans à peine.