HELIOS, vitrine de l`INES .....................................................

HELIOS, vitrine de l’INES ...................................................................................................................... 2
Principes de conception ....................................................................................................................... 3
Données techniques ............................................................................................................................ 5
Zoom sur l’INES ..................................................................................................................................... 9
Les grands rendez-vous .................................................................................................................... 10
Le Conseil général soutient la filière solaire .................................................................................... 11
HELIOS, le siège de l’INES “relève avec ambition le défi de concilier une architecture nouvelle et des
performances énergétiques” expliquent Michel RÉMON et Frédéric NICOLAS, les concepteurs.
L'investissement de 20M€ nécessaire à ce vaste programme immobilier a été principalement financé
par le Conseil général de la Savoie qui a apporté 16,6M€. Il a été complété, dans le cadre du contrat de
Projet Etat Région (CPER), par la Région Rhône-Alpes et l’Etat pour montant de 3,4 M€. Sur plus de
7 000 m², ce bâtiment accueille plusieurs activités de l’INES, notamment la recherche, la formation et
la direction générale.
Implanté à l’extrémité sud du campus INES, HELIOS est la vitrine des activités de l’INES.
Issue d’un concours européen d’architecture, l’équipe d’architectes sélectionnée se devait de répondre
à deux exigences :
Consommations annuelles inférieures à 27 kwh/m²/an
Utilisation de l’énergie solaire pour couvrir à minima
40 % des besoins
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Le bâtiment HELIOS de l’INES accueille la direction générale de l’INES ainsi que les activités de
formation et de recherche liées au bâtiment. Il est une vitrine de la conception et de la mise en œuvre
de ces nouvelles approches conceptuelles et techniques.
« Nous n’avons pas voulu appliquer à la conception classique d’un édifice ce que certains appellent les
“contraintes solaires“ ou environnementales (faible consommation, sur-isolation, peu ou pas d’énergies
fossiles, bioclimatisme, etc…). Par un processus dialectique, nous nous sommes attachés au contraire
à déconstruire et reconstruire les principes de la conception architecturale et technique d’un édifice pour
aboutir à une nouvelle cohérence de notre méthode conceptuelle. Nous avons écarté l’arbitraire et le
compromis », expliquent Michel Rémon et Frédéric Nicolas.
Pour cela, ils ont cherché à conjuguer les approches spécifiques du projet et en particulier :

L’approche fonctionnelle et technique,

L’approche bioclimatique thermique et énergétique,

L’approche architecturale et urbaine.
Ainsi, l’approche fonctionnelle s’est enrichie de
l’exigence de compacité liée à la volonté de
limiter
au
maximum
les
déperditions
de
l’enveloppe. Le bâtiment est composé d’un plan
en anneau continu minimisant les « développés »
de façade. Cette compacité du plan et de la
coupe apporte aux usagers une proximité des
lieux de travail, une convivialité propice à
l’activité de recherche comme aux sessions
de formation. L’espace intérieur traité en atrium
acquiert un climat spécifique définissant sa
lumière, sa spatialité, son ambiance. Ce paysage intérieur est proposé comme un lieu “en plus“. Traité
comme un écrin, l’atrium devient le cœur du projet, son foyer, à la fois lieu à vivre et “machine“
énergétique.
Du point de vue architectural, urbain et paysager la géométrie de l’édifice répond au cahier des charges
de la ZAC pour participer au paysage urbain du Technopôle. Il s’adresse à la géographie du lieu, à sa
composition urbaine, à son sol, à son horizon.
Les différentes façades s’expriment en fonction des espaces auxquels elles font face. La façade sur
l’avenue est traitée de manière unitaire et monumentale pour exprimer l’échelle de l’édifice. La façade
d’entrée se signale clairement depuis son parvis par son appel de lumière, de l’ombre vers la lumière
de l’atrium.
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Du point de vue bioclimatique et énergétique, l’édifice s’adresse au ciel, à l’espace cosmique. Il
s’accorde à la course du soleil selon les saisons et les moments de la journée. Il s’ouvre à la brise du
nord pour prendre toute sa capacité à rafraîchir son atrium en même temps qu’il s’en protège.
Inclinée à 30° sur l’horizontale, la grande aile qui porte des capteurs thermiques s’oriente exactement
plein sud. Comme une grande “écope“ sa sous face capte la brise du nord. La verrière de l’atrium
s’inscrit dans la même géométrie nord/sud.
L’implantation du bâtiment s’adresse au sol, sa toiture s’adresse au ciel et aux vents. Cette articulation
des géométries urbaine et cosmique produit la complexité du bâtiment, les vibrations de son enveloppe,
sa complexité symbolique et poétique accordée en outre à l’échelle du grand paysage des montagnes
qui l’entourent. L’édifice est à la fois urbain et héliotrope.
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Il s’agit d’un bâtiment très technique comportant de
nombreux laboratoires et locaux à fortes charges internes et
besoins en ventilation et rafraîchissement. Le challenge a
consisté à proposer un bâtiment n’utilisant pas de liquide
frigorigène, pas d’énergie fossile et n’émettant aucun CO2.
Pour ce faire les architectes ont pris les exigences énergétiques de départ – consommations annuelles
inférieures à 27 kwh/m²/an et utilisation de l’énergie solaire pour couvrir à minima 40 % des besoins
comme moteur de développement du projet et non comme une contrainte. Ils ont ainsi développé une
approche transversale et contextuelle qui articule les exigences urbaines et fonctionnelles avec la
prise en compte des facteurs climatiques (héliotropisme en particulier), donnant sa dynamique au
bâtiment : ainsi la grande toiture support des capteurs et la verrière couvrant l’atrium central sont décalées
de 27° par rapport au reste du bâtiment pour être orientées plein Sud.
Le bâtiment lui-même répond aux exigences de confort et de consommation grâce à l’étude de
stratégies saisonnières (hiver, été et intersaisons) validées par des simulations thermiques
dynamiques.
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La compacité du bâtiment limite les surfaces déperditives en offrant le meilleur rapport entre celles-ci et les
volumes chauffés : un rectangle de 50x65 m, rendu possible grâce à la présence d’un atrium central.
Les parois sont hyper isolées (U=0,19wm2°C pour les parois opaques, Uw < 1,4 W/m2°C pour les
menuiseries avec un Ug = 1,1 W/m2°C pour les vitrages) et les ponts thermiques ont été traités
(limitation des ponts thermiques à 12%) grâce à une isolation par l’extérieur.
Ces apports sont optimisés grâce à la différenciation des façades dont la dynamique permet de jouer
un rôle de véritable filtre permettant de dériver le climat intérieur que l’on veut contrôlable et confortable
du climat extérieur incontrôlable et souvent inconfortable. La conception des baies vitrées et leur
protection solaire basée sur une optimisation multicritères (associant l’éclairage naturel et le confort
thermique) participent à optimiser ces apports. Enfin des protections solaires limitent le recours à des
dispositifs de rafraîchissement ou climatisation actifs.
Enfin le bâtiment dispose d’une très forte inertie thermique mobilisable (variant de 775 à 926 Kj/m²),
répartie entre les planchers et les façades permettant de respecter les exigences de flexibilité et
d’absorber les pics de chaleur en période estivale. L’atrium central, véritable poumon du bâtiment, au
climat tempéré et contrôlé, permet d’optimiser l’éclairage naturel, de réduire les déperditions et de
favoriser la ventilation naturelle des locaux.
La production de chaleur est assurée par un ensemble de 280m² de capteurs solaires plans (de la
marque CLIPSOL) couvrant au moins 40% des besoins de chaleur et d’une chaudière bois - granulés.
Les systèmes de distribution hydraulique et d’émission de chaleur (de type radiateurs) sont conçus en
débit variable et à basse température (température de départ maximum de 45 °C) afin de réduire les
pertes de distribution et d’émission d’une part et de maximiser le potentiel de récupération de chaleur
ou de l’apport de sources d’origine solaire.
Le rafraîchissement des locaux est assuré par une ventilation naturelle avec sur-ventilation
nocturne. La rose des vents exceptionnellement unidirectionnelle a permis de développer une stratégie
de refroidissement nocturne des structures par ventilation naturelle des locaux. Elle a permis aussi de
supprimer le bouchon thermique de l’atrium central en provoquant une dépression au niveau de la
verrière de cet atrium grâce à une large écope qui sert de support aux panneaux solaires thermiques.
La simulation thermique dynamique opérée confirme des niveaux de températures inférieurs à 28° avec
pas plus de 100h au-delà de 28°C pendant les heures d’occupation des locaux. L’étanchéité à l’air des
façades est prise en compte dans la conception pour limiter les entrées d’air parasites néfastes au
confort hygrothermique et ne pas pénaliser le rendement minimum de 75% de l’échange de chaleur sur
l’air extrait.
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La climatisation des laboratoires est assurée par un système de Dessicant Cooling alimenté par
les mêmes capteurs solaires thermiques, permettant de respecter l’objectif de « zéro liquide
frigorigène » L’exigence programmatique de rafraîchissement des laboratoires a conduit à utiliser les
panneaux solaires pour le chauffage des locaux et pour en climatiser d’autres. La technologie retenue
est celle du rafraîchissement évaporatif par dessiccation (communément appelé Dessiccant Cooling).
Sur ce type d’installation, le fluide caloporteur utilisé est l’air qui est traité par une centrale de traitement
d’air (CTA de la marque MENERGA). L’air entrant (dont la teneur en humidité a diminué) est ensuite
refroidi une première fois dans l’échangeur de chaleur (échangeur sur l’air extrait) puis dans
l’humidificateur (l’évaporation de l’eau provoquant une diminution de la température).
Enfin un système de ventilation double flux assure le renouvellement de l’air dans le bâtiment.
Le recours à un éclairage naturel abondant avec des niveaux de facteur de lumière de jour dans les
bureaux et les laboratoires compris entre 2.8 et 3.4% en milieu de pièce et de 3.8 à 2.5% maximum au
fur et à mesure que l’on se rapproche des murs, conduit à une autonomie lumineuse de 75%.
La mise en place d’un éclairage artificiel très performant avec des luminaires à haut rendement
lumineux qui limitent les apports internes à 8W/m² en pleine puissance en cas de besoin.
En règle générale, l’éclairage des locaux est de type fluorescent avec tubes type T5 ou lampes
fluorescentes compactes et optiques à haut rendement. L'éclairage de chaque local bureau ou
laboratoire est réalisé en deux allumages, soit par la commande de deux rangées distinctes de
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luminaires, soit, chaque fois que possible par allumage d'un tube sur deux afin de maintenir une bonne
uniformité d’éclairement.
Des systèmes de commande et de gestion de l’éclairage permettant la maîtrise des consommations
sont mis en place. Par exemple :

la centralisation des commandes dans les grands locaux,

les commandes d’extinction par la GTC,

le zonage des espaces,

les commandes sur horloges, sondes de luminosité pour les espaces extérieurs,

la commande sur détection de présence dans les locaux à occupation occasionnelle (dépôts,
sanitaires),

les commandes asservies à des sondes de luminosité dans les espaces salles de
formations,

la commande sur détection de présence et sonde de luminosité dans les dégagements .
Au-delà de ces objectifs, un soin particulier a été porté à la maitrise de la gestion de l’eau. Dans
cette optique sont prévus les dispositifs suivants :

réducteurs de pression en tête,

réducteurs de débits au niveau des terminaux,

chasses d’eau à double débit,

robinetterie temporisée dans les espaces communs,

détecteurs de fuite,

limitation de l’imperméabilisation des sols.
Un générateur photovoltaïque connecté au réseau interne du bâtiment pour une production
consommée sur place (3KWc installés) est prévu à terme. Les modules photovoltaïques sont de type
amorphe, à couche mince de type ASI TM 97 de marque SCHOTT, et mis en place sur la tranche sud
de l’aile de toiture.
Afin de compléter le dispositif, l'ensemble des installations est piloté et géré par des automates et régulateurs
numériques supervisés par un automate central (de la marque TREND). Ce dispositif permet :

la mesure des paramètres globaux,

la régulation, programmation et asservissement des différents équipements par
l’intermédiaire de régulateurs spécifiques afin d’adapter le fonctionnement des installations
aux besoins réels,

le contrôle de fonctionnement et la visualisation des alarmes des différents équipements et
éviter ainsi toutes dérives éventuelles,

la comptabilisation de l'énergie calorifique et électrique consommée afin d’assurer un suivi
efficace et la traçabilité,

le cumul des heures de fonctionnement des équipements.
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Alors que l’INES ne comptait qu’une poignée de chercheurs au printemps 2006, il réunit fin 2013, plus
de 400 collaborateurs sur 22 000 m² de laboratoires, bureaux et salles de formation.
L’INES est aujourd’hui le centre de référence en France, et l’un des premiers au monde, dédié à la
recherche, à l’innovation ainsi qu’à la formation sur l’énergie solaire. Initié par le Conseil général de la
Savoie et la Région Rhône-Alpes, il regroupe principalement les équipes du CEA mais aussi celles de
l’Université de Savoie et bénéficie de l’appui du CNRS et du CSTB.
L’INES est organisé autour de deux plateformes :

La plateforme « Recherche & Innovation » a pour objectif la recherche et le développement
de technologies pour le solaire, le stockage de l’électricité, la mobilité solaire et les bâtiments à
haute efficacité énergétique. Cette plateforme réunit plusieurs laboratoires, dont les équipes
sont issues principalement du CEA, mais aussi de l’Université de Savoie et du CNRS.

La plateforme « Formation & Évaluation » adossée à l’Université de Savoie propose une
offre complète de formations initiales et continues, ainsi que des formations de formateurs et
de la formation à distance sur le solaire et l’énergétique du bâtiment. La plateforme intègre
également l’évaluation des installations et l’information des professionnels du secteur.
Une direction générale assure la gestion des équipements communs, la gouvernance de l’INES, la
communication générale et les événements (colloques/workshops scientifiques, événements grand
public, salons…).
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Juillet 2006
Signature de la convention-cadre liant
les partenaires de l’INES en présence
du Ministre de la Recherche
Novembre 2007
Le Premier ministre François Fillon
Avril 2009
Laurent Wauquiez,
secrétaire d'État chargé de l'emploi
Mai 2009
Jean-Louis Borloo,
ministre de l’Ecologie, de l’Energie,
du Développement durable et de
l’Aménagement du Territoire
Juin 2009
Visite du Président de la République
Février 2010
Christian Estrosi
Ministre chargé de l’industrie
Avril 2011
Visite de François Hollande, premier
secrétaire du Parti Socialiste
Janvier 2013
Visite de Delphine Batho, ministre de
l'Ecologie, de l'Energie et du
Développement durable
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Depuis vingt ans, la Savoie a fait le choix des énergies nouvelles. Les années 90 marquent le début de
la politique départementale en faveur des énergies renouvelables avec le soutien du Conseil général
au développement des filières bois énergie et solaire et l’aide financière apportée aux collectivités et
établissements publics investissant dans ces filières, notamment dans le domaine du logement social.
Au début des années 2000, le soutien du Département au développement des énergies renouvelables
est étendu aux particuliers avec la mise en place, dès 2002, d’aides financières à l’installation de
CESI (chauffe-eau solaire individuel) et SSCI (système solaire combiné individuel). Et par ailleurs,
est créée l’association pour la création de l’Institut national de l’énergie solaire, institut réunissant
les compétences en matière de recherche, de développement et de formation.
En 2006, le Département de la Savoie alloue une subvention de 15 M€ pour permettre la construction
des bâtiments nécessaires à l’INES pour accueillir les laboratoires et le centre de formation.
Simultanément le Conseil général lance un « guichet unique » facilitant l’accès des particuliers aux
subventions et permettant de réduire de façon significative les dépenses de gestion administrative des
collectivités partenaires proposant également des aides aux particuliers (Région, Département,
communes et structures intercommunales).
Fort de son succès, le « guichet unique » évolue en 2009 pour devenir un dispositif de soutien aux
particuliers tourné plus largement vers la maîtrise de l’énergie et couvrant les travaux d’amélioration
thermique des habitations comme les travaux d’investissement en faveur des énergies renouvelables,
(solaire thermique et bois énergie).
Enfin en 2009, le Conseil général de la Savoie, toujours à égalité avec le Conseil régional, décide d’offrir
25M€ supplémentaires, pour l’essentiel dédié aux investissements immobiliers.
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Contact INES :
Estelle BONHOMME
04 79 26 53 28
06 65 17 41 94
[email protected]
Contact Conseil général : Véronique LOTITO
04 79 96 73 26
06 26 52 22 63
[email protected]