Isolation en paille et ventilation naturelle double flux pour la rénovation d’une école

L’école maternelle de Bois-Perrier à Rosny-sous-Bois, un bâtiment de 1490 m², a été construite dans les années soixante en béton banché sans isolation thermique. En 2020, "les fenêtres, en simple vitrage, étaient cassées en partie. Dépourvu de ventilation, le bâtiment est orienté nord-sud, ce qui fait que les usagers avaient froid dès l'automne. C'étaient des conditions bien trop rudes pour les enfants et le personnel", explique Lisa Armone Caruso, architecte et chargée de mission à la direction Recherche et Innovation de Rosny-sous-Bois. Avant travaux, elle consommait entre 250 et 300 kWh/m².an. La ville de Rosny a décidé de ne pas la détruire, mais de la rénover. La consommation visée après les travaux se situera aux alentours de 50 kWh/m².an.

La direction Recherche et Innovation de Rosny-sous-Bois qui assure la maîtrise d’ouvrage, la conception et la maîtrise d’œuvre des rénovations et constructions neuves de la ville, n’en est pas à son coup d’essai. Elle a déjà construit l’école élémentaire des Boutours qui s’appuie sur la coque de l’ancien marché forain des Boutours à Rosny-sous-Bois. Elle a également greffé une façade bioclimatique sur l’école Jean Mermoz. Cette direction emploie une dizaine de personnes, dont Yanning Robert, ingénieur structures, à gauche et Lisa Armone Caruso, architecte, à droite. © PP

Une structure béton incapable de supporter un poids supplémentaire

Un examen de l’école a rapidement montré que cette structure de la maternelle Bois-Perrier est en béton, mais elle s’avère incapable de supporter un poids supplémentaire. Il faut donc créer une nouvelle façade, autoportante en avant du bâtiment existant. L’école est bâtie sur un site argileux qui présente un fort aléa de retrait-gonflement des argiles. Elle est posée sur des semelles en béton, des fissures sont déjà visibles. L’équipe de la direction Recherche et Innovation a donc décidé de créer une enveloppe extérieure autoportante sur les pieux en acier vissés dans le sol. Ils ont été fournis par Techno Pieux France.

Ensuite, toutes les menuiseries simple vitrage ont été remplacé par de nouvelles menuiseries bois à double vitrage avec un affaiblissement acoustique de 32 dB et une valeur Uw = 1,2 W/m².K. La façade autoportante en structure bois porte la paille isolante. © PP

Une STD (simulation thermique dynamique) de l’école existante a montré environ 260 h durant lesquelles la température dans les locaux dépasse 28 °C, ce qui est notoirement inconfortable pour apprendre et pour enseigner. Après travaux et pose de protections solaires fixes, cette durée tombera à 30 heures. © PP

La structure bois – en chênes d’Île-de-France – qui maintient l’isolation thermique en paille et portera les brise-soleils fixes, repose directement sur les pieux vissés dans le sol. L’ossature secondaire provient d’une récupération locale. 30 % du volume de bois structurel a été directement sourcé par la ville par appel d’offre auprès de forestiers dans le Vexin. © PP

L’ITE en paille est composée à la fois de paille d’Île-de-France et de thinopyrum intermedium venant de Normandie. Dite aussi Kernza, c’est une céréale vivace, utilisée à la fois pour l’alimentation humaine et le bétail et qui repousse d’année en année. L’isolation thermique en paille et en thinopyrum intermedium est posée en bottes de 47 cm d’épaisseurs. Ce qui donne un Uparoi = 0,11 W/m².K. © PP

L’isolation de la toiture terrasse a été remplacée par du Foamglas (verre cellulaire), plus durable, plus isolant et pas plus lourd que la laine de roche qui était en place. Le Foamglass isole également les parois existantes enterrées. L’isolation de la façade haute est réalisée en liège de 25 cm d’épaisseur. Ce qui donne un Uparoi = 0,17 W/m².K. © PP

Des hublots ménagés dans le bardage en châtaignier laissent voir l’isolation thermique en paille. Le bâtiment est instrumenté, des sondes sont posées dan sl’isolant pour mesurer son humidité relative et sa température. © PP

Les pieux sont vissés contre la structure béton existante, la dernière hélice des pieux passe sous les fondations béton à 1,70 m de profondeur. © PP

Chauffage urbain et ventilation naturelle

L’énergie pour le chauffage est fournie par une chaufferie urbaine toute proche. L’émission du chauffage est assurée de deux manières : par des radiateurs à eau chaude et par une batterie eau chaude dans chaque tour à vent, montée sur le soufflage. Chaque classe est alimentée par deux tours à vent différentes. Chaque tour à vent alimente quatre classes : deux au rez-de-chaussée, deux à l’étage.

Les tours à vent fonctionnent par convection naturelle. C’est un système double flux. L’entrée d’air s’effectue à l’extérieur et en partie basse de chaque tout. Tandis que l’extraction s’effectue par le haut pour optimiser le tirage naturel. © PP

Sur le soufflage, une batterie à eau chaude alimentée par le poste de raccordement au réseau de chauffage urbain, assure un complément de chauffage et contribue au confort des élèves en évitant un soufflage trop froid en hiver. © PP

Un échangeur à flux croisé assurera une récupération de chaleur sur l’air sortant. Sur une installation comparable dans l’école des Boutours, l’efficacité de la récupération de chaleur mesurée dépasse 80 %. © PP

Un registre manœuvré par un manche permettra de régler le débit de ventilation. Des sondes de QAI (CO2 et % HR) avec des voyants lumineux vert et rouge indique le besoin d’augmenter le débit de ventilation ou pas. Un second registre bypasse le récupérateur de chaleur en été. Les gaines intérieures de la ventilation sont construites en Fermacell sur ossature bois. Le débit minimal assuré est de 25 m³/heure.personne. © PP

Les études ont commencé en mai 2021, les travaux ont commencé en mars 2023 après désamiantage. L’école rénovée sera livrée en septembre pour la rentrée scolaire 2024. Le coût des travaux était estimé à 3100 € HT/m² au moment de la passation des marchés. Des surcoûts sont apparus et le coût final atteint 4,9 M € HT, soit 3 289 €HT/m². La visite de ce chantier a été organisée par le CNDB,  le Comité National de promotion du Bois.