Construit dans les années 1960, le bâtiment C du lycée Paul Sabatier à Carcassonne était à la fois énergivore et inconfortable : difficile à chauffer l’hiver, souvent trop chaud l’été. Mandatée par la Région Occitanie, l’ARAC a mené une opération « pilote » de rénovation énergétique, qui a permis de transformer le bâtiment en modèle de performance énergétique et de confort, ainsi que de disposer d’un réel retour d’expérience.
Un défi climatique et technique à relever
Dans un contexte de réchauffement accéléré, la rénovation énergétique des bâtiments s’impose comme un levier stratégique pour les collectivités. Après plusieurs opérations de rénovation énergétique confiées à l’ARAC, la Région s’est aperçue, que l’objectif était facilement atteint en termes de confort d’hiver et de limitation de la dépense énergétique. En revanche, le confort à l’approche de l’été restait médiocre, avec des utilisateurs se plaignant même d’avoir bien plus chaud après les travaux qu’avant.
Avant travaux, un bâtiment qualifié de “passoire thermique”
À Carcassonne, le bâtiment C du lycée Sabatier, construit dans les années 60, présentait toutes les caractéristiques d’une « passoire thermique ». Avec 5 niveaux, il regroupait en outre l’essentiel des fonctions de l’établissement :
– En RDC : l’infirmerie et des locaux du personnel
– En R+1 et R+2 : des salles d’enseignement général, ainsi que des salles d’enseignement informatiques et techniques
– En R+3 & R+4 : un internat
Impossible à bien chauffer en hiver
Avant travaux, malgré des dépenses énergétiques exorbitantes, les élèves avaient encore froid, notamment dans les chambres d’internat. En cause, une forte déperdition de chaleur due à une isolation vieillissante et des menuiseries peu performantes.
Impossible à rafraichir l’été
A l’approche des vacances d’été, les élèves avaient très chaud, notamment dans les salles de classes bondées et équipées de matériel informatique. Un inconfort mesuré, avec des températures intérieures dépassant les 28 °C, pendant plus de 170 heures d’occupation par an.
Une opération pilote
C’est dans ce contexte que la Région Occitanie a confié à l’ARAC une opération de rénovation énergétique « pilote », sans cahier des charges détaillé, mais avec un double objectif :
– Améliorer le confort des usagers en hiver comme en été, sans recourir à la climatisation,
– Réduire drastiquement la dépense énergétique.
Une approche fondée sur l’analyse et la simulation en amont
L’ARAC a choisi de déployer une stratégie de pilotage d’opération reposant sur une approche scientifique expérimentale :
Avant travaux :
- La réalisation d’un état des lieux, avec la mise en place de capteurs de température à l’intérieur du bâtiment durant une année complète, pour obtenir une visibilité sur les 4 saisons
- L’étude de 12 scénarios de travaux, pour évaluer la pertinence des interventions à déployer, avec un enjeu d’équilibre entre performance et investissement.
- Des simulations thermiques dynamiques des 12 avant-projets, basées sur des projections climatiques (2050 et 2070)
Après travaux :
- Un retour d’expérience avec la mise en place de capteurs de température à l’intérieur du bâtiment pendant une année, afin de comparer le réel aux simulations réalisées en étude.
Une solution globale basée sur l’isolation, la ventilation et la protection solaire
Pour améliorer durablement le confort et réduire les consommations, le scénario retenu et arbitré par la Région Occitanie et l’ARAC, en lien avec l’équipe de maîtrise d’œuvre, a été de combiner plusieurs leviers complémentaires :
- Isolation thermique par l’extérieur de l’ensemble des façades, créant un véritable « manteau » protecteur contre les variations climatiques ;
- Remplacement complet des menuiseries avec une réduction raisonnée des surfaces vitrées (–50 % à l’internat, –30 % dans les classes) pour limiter la surchauffe estivale tout en conservant un bon apport de lumière naturelle. On optimise ainsi l’investissement tout en garantissant une meilleure performance et en donnant la possibilité à l’architecte de modifier l’image extérieure du bâtiment.
- Pose de brise-soleil orientables automatisés en façade sud, pilotés en fonction de l’ensoleillement pour éviter la surchauffe tout en maintenant la luminosité en hiver ;
- Installation d’une ventilation double flux dans les salles de classe, assurant un renouvellement d’air de qualité et un rafraîchissement nocturne passif. Les fenêtres d’un établissement scolaire ne pouvant pas être laissées ouvertes la nuit pour des raisons de sécurité, la ventilation double flux programmée permet de faire entrer de l’air frais pendant la nuit.
- Optimisation du système de chauffage et de la régulation, pour ajuster finement les températures selon l’usage réel des locaux.
Ces interventions, menées sans climatisation active, permettent aujourd’hui au bâtiment de conserver la fraîcheur en été et la chaleur en hiver.
Elles ont également contribué à revaloriser l’image du site, avec des façades modernisées et un traitement architectural cohérent avec les autres bâtiments du lycée.
AURAIT-ON PU ALLER PLUS LOIN ?
Des solutions complémentaires, permettant de gagner en performance, ont été envisagées et étudiées :
– Production d’énergie par panneaux photovoltaïque en toiture
– Mise en place de brasseurs d’air (ventilateurs plafond) pour améliorer le confort d’été
– Rafraichissement de l’air soufflé par les CTA
– Remplacement des chaudières
Bien qu’efficaces, elles n’ont pas été retenues à ce stade, dans le cadre de la recherche du meilleur rapport performance/investissement Pour autant, ces solutions pourront être implémentées à l’avenir, sans travaux destructifs. Enfin, le recours à la géothermie n’était pas pertinent à cette échelle.
Des résultats mesurés qui dépassent les prévisions
Après travaux, la consommation énergétique a chuté de 75 % et les heures d’inconfort estival ont été réduites de 94 %.
Les relevés réalisés, avec plus de 150 000 mesures, confirment la fiabilité des études et la pertinence des choix techniques. Ils permettent même de constater que le résultat atteint est supérieur à ce qui était escompté.
Le bâtiment offre désormais un confort stable toute l’année, sans recours à la climatisation, avec un retour très positif des utilisateurs qui confirment le ressenti.
Une référence pour la rénovation énergétique des bâtiments
Ce chantier illustre la capacité de l’ARAC à accompagner les collectivités dans des rénovations sobres, performantes et adaptées au climat méditerranéen. Il démontre aussi à quel point la transformation du patrimoine existant est un levier essentiel de la transition énergétique.
L’approche retenue a permis de tirer des conclusions vérifiées et partagées par l’ensemble des acteurs de l’étude et du projet – architectes, bureaux d’études, maitre d’ouvrage, utilisateurs :
- La réduction de la dépense énergétique du patrimoine immobilier d’après-guerre constitue un enjeu majeur pour le secteur du bâtiment, notamment dans l’objectif de limiter l’impact sur le climat,
- Souvent décriée, la réduction des surfaces vitrées de notre patrimoine des années 60 est possible, sans dégrader le niveau de luminosité des locaux, ni l’apport de chaleur solaire l’hiver. Cette approche permet également de limiter l’investissement et offre l’opportunité de donner le libre cours au parti pris architectural.
- Le calcul STD est primordial pour faire les bons choix dans le cadre d’une rénovation énergétique.
- Le confort en saison chaude est atteignable aujourd’hui, sans recours à la climatisation.
- Quand bien même il deviendrait inévitable de climatiser dans les années futures, il est essentiel de rénover au préalable, pour se protéger des apports solaires. A titre de comparaison, on évite de se chauffer les les fenêtres ouvertes.
Résultats
REPERES
Maître d’ouvrage : Région Occitanie
Mandataire : ARAC Occitanie
Architectes : Passelac & Roques / Cité / Rouch Acoustique
Montant des travaux : 2,46 M€ HT
Livraison été 2023
Chiffres clés des travaux
📅PHASAGE CHANTIER
L’enjeu des travaux d’isolation en milieu occupé
Pour tout projet de rénovation énergétique — et plus encore lorsqu’il s’agit d’isolation par l’extérieur —, la possibilité de réaliser les travaux en site occupé sans interrompre l’activité constitue un véritable défi.
En apparence simple, isoler un bâtiment tout en maintenant les usagers à l’intérieur devient vite complexe lorsqu’il faut remplacer les menuiseries extérieures, reboucher des ouvertures ou installer des centrales de traitement d’air double flux.
Dans cette logique d’expérimentation, et dans le cadre d’une opération pilote, 2 solutions ont été étudiées :
👉🏼 La pose de panneaux préfabriqués “tout-en-un”, rapportés à la grue sur les façades existantes, intégrant isolation, vêture et menuiseries. Cette approche permet de poser le nouveau “manteau” du bâtiment en période d’occupation, puis de retirer les anciennes menuiseries pendant les vacances scolaires, sans exposition aux intempéries.
👉🏼 Un phasage de chantier précis, élaboré en concertation avec l’équipe dirigeante du lycée avant la consultation des entreprises. Chaque étage a été découpé en trois zones, avec une zone “chantier” traitée par semaine et des déménagements successifs des occupants.
C’est cette deuxième option qui a été retenue pour le lycée Paul Sabatier, l’établissement pouvant libérer certaines zones, y compris hors vacances scolaires. La première solution, bien qu’innovante et prometteuse, s’avérait plus coûteuse et risquait de délocaliser la production des panneaux en dehors de la région, voire du territoire national, au détriment des TPE-PME locales. Il sera possible de la tester sur d’autres sites, où les contraintes d’occupation seraient plus fortes.
Nous tenons à remercier :
- La Région Occitanie pour nous avoir fait confiance pour mener cette étude et cette opération,
- L’agence d’architecture Passelac Roques et le bureau d’études Cité pour l’accompagnement dans cette démarche scientifique et collaborative ainsi que pour le suivi de l’opération travaux,
- Les équipes du lycée,
- L’ensemble des entreprises ayant participé au projet.
