Comment un centre de dialyse peut-il atteindre la labellisation Passivhaus, malgré les contraintes techniques et médicales d’un tel programme ? Dans cet entretien, Guillaume Palissière, labellisateur, revient sur le projet conçu par Héliasol et l’Atelier d’Architecture RIVAT et explique comment les choix architecturaux, énergétiques et organisationnels ont été arbitrés pour franchir chaque étape du processus de certification, du calcul aux tests finaux.
Propos recueillis par Victor Hoppe
Les spécificités énergétiques de la dialyse
Victor Hoppe : Guillaume, parlons des centres de dialyse et de leurs enjeux en termes de labellisation Passivhaus. La complexité vient notamment des appareils de dialyse et de leur puissance, c’est bien ça ?
Guillaume Palissière : Exactement. Je vais m’appuyer sur le centre de dialyse de Sens qui vient d’être labellisé. C’est globalement le même modèle d’unité que sur les quatre centres de Santélys. Ce n’est pas mon premier projet de ce type : j’avais déjà travaillé sur Artic 42 à Saint-Priest-en-Jarez en 2019 pour HELIASOL et l’Atelier d’Architecture RIVAT, le tout premier centre de dialyse labellisé en France avec une soixantaine de postes de dialyse.
La difficulté principale est d’estimer la consommation électrique d’une dialyse. Une unité fonctionne par cycles de 4 heures – c’est la durée du traitement qui remplace les reins. Avec la préparation et le temps après, on atteint 5 à 6 heures. Une machine fait passer le sang dans un circuit pour le purger de ses impuretés. Chaque unité fonctionne toute la journée avec généralement deux cycles : un le matin, un l’après-midi.
« La question centrale est : quelle partie de cette énergie est valorisable sous forme d’apport interne et quelle partie s’échappe ? »
Victor : Donc la nuit, tout est éteint ?
Guillaume : Oui. La question centrale est : quelle partie de cette énergie est valorisable sous forme d’apport interne et quelle partie s’échappe ? Il faut comprendre que la machine produit de la chaleur pour traiter le sang, mais il n’y a quasiment pas d’énergie qui reste dans le corps puisque le sang est renvoyé à température corporelle. En plus du traitement sanguin, il y a tout un processus secondaire de traitement de l’eau pour des raisons sanitaires, notamment la désinfection des machines.
Victor : C’est là qu’interviennent les osmoseurs ?
Guillaume : Exactement. Un osmoseur est une grosse unité de traitement de l’eau qui enlève toutes les impuretés : sels minéraux et autres produits secondaires présents dans l’eau courante. Concrètement, c’est une membrane perméable uniquement à l’eau – on produit une sorte d’eau distillée. Tous les autres éléments restent de l’autre côté. C’est le même principe que pour désaliniser l’eau de mer.
Au-delà de cette purification, il peut rester des éléments microbiens ou des virus. C’est pourquoi on ajoute un traitement thermique pour garantir une désinfection complète. Imaginons qu’un patient avec la grippe utilise une machine : on ne veut absolument pas que le patient suivant soit contaminé.
Victor : L’osmoseur consomme beaucoup d’énergie ?
Guillaume : Oui, c’est la même problématique que les bouclages d’eau chaude sanitaire dans les bâtiments collectifs : de grosses déperditions thermiques liées au fluide caloporteur qui circule à haute température dans le bâtiment. On les isole fortement, classe 5 ou 6 minimum, avec au moins le diamètre de la conduite en épaisseur d’isolation type ArmaFlex pour éviter la condensation.
Le problème, c’est qu’un réseau d’eau chaude à 90°C dans un bâtiment est très déperditif. Plus le gradient de température entre l’air intérieur et la conduite est important, plus le flux thermique est élevé. L’eau se refroidit vite et il faut constamment remettre de l’énergie dans le circuit pour maintenir les 90°C. Mais ces cycles – la machine qui traite le sang et le réseau de désinfection – créent un gisement d’apports internes potentiellement très intéressant en hiver.
« En tant que certificateur, on vérifie que le bâtiment est chauffable et que la puissance installée est supérieure au minimum calculé. »
Valorisation des apports internes gratuits
Victor : En termes d’apports internes, on parle de quelle puissance surfacique pour un centre de dialyse ? Sachant qu’en logement, on est autour de 3 W/m², non ?
Guillaume : En certification, on a des valeurs standard : 3,5 W/m² pour les bureaux, entre 1,9 et 2,1 W/m² pour les maisons individuelles, et jusqu’à 3 W/m² pour du collectif dense comme les résidences étudiantes. Toute la question était de déterminer cette valeur pour le centre, sachant qu’on ne veut surtout pas surestimer ces apports. Si on annonce 10 W/m² et qu’on valorise cette énergie pour réduire le besoin de chauffage, on prend un risque.
Victor : Le risque étant de ne plus pouvoir chauffer correctement le bâtiment ?
Guillaume : C’est l’affaire du BET thermique de garantir que les installations chauffent correctement. Il y a des règles de surpuissance et de relance – on met par exemple 30 % de plus que la puissance théorique pour remonter rapidement en température le lundi matin après un week-end. En tant que certificateur, on vérifie que le bâtiment est chauffable et que la puissance installée est supérieure au minimum calculé.
Le PHPP donne toujours une valeur minimale sans inclure de surpuissance, c’est-à-dire la puissance nécessaire pour chauffer au pire de l’hiver, mais en continu. Dans 90% des cas, on a donc beaucoup plus de puissance installée que ce que préconise le PHPP, notamment pour permettre aux occupants d’augmenter leur température de confort au-delà de 20 °C.
Dans un centre de dialyse, les personnes sont immobiles, souvent malades, voire âgées. On cumule les risques d’inconfort même à 20 °C. Le PHPP est simulé sur 20 °C car c’est la température visée par Santélys, mais ils doivent pouvoir monter à 21 – 22 °C si nécessaire. Dans les box de dialyse, on a d’ailleurs des émetteurs individualisés – des panneaux rayonnants ou cassettes – qui apportent chaleur ou fraîcheur directement au-dessus des occupants.
La stratégie de bridage des apports internes
Victor : Comment t’assures-tu de ne pas surestimer les apports internes en tant que certificateur ?
Guillaume : Notre risque, c’est d’avoir des apports internes valorisés tellement importants qu’ils rendraient le besoin de chauffage quasi inexistant. Si ce n’était pas un problème en théorie, ça le devient si on en profite pour réduire la performance de l’enveloppe ou des systèmes. Si j’annonce 20 ou 30 W/m², je pourrais réduire l’isolation, baisser la performance des menuiseries, arrêter l’architecture bioclimatique. Le bâtiment ne serait plus performant et ne fonctionnerait que si l’occupation simulée correspond exactement à la réalité.
Sur ce projet, on a décidé de brider les apports internes à 6 W/m².
Victor : Et le calcul initial donnait combien ?
Guillaume : Plus de 7 W/m². Dans le PHPP version 10, la feuille « apports internes non résidentiels » permet de lister tous les apports différenciés entré été et hiver. J’ai utilisé un champ que j’ai appelé « correction of Winter internal heat gains for safety ». L’idée est de se placer du côté de la sécurité : en hiver, ne pas surestimer l’énergie récupérable ; en été, ne pas sous-estimer l’énergie dont on ne peut pas se débarrasser.
Sur le dernier centre de Dijon, le PHI nous a demandé d’augmenter les apports internes d’été. On est passé à 10 W/m² en été pour le quatrième centre de Santélys, afin de vérifier qu’on reste dans les clous malgré ces apports importants qu’on n’arriverait pas à évacuer.
Victor : C’est une nouveauté du PHPP 10, cette saisie différenciée hiver/été ?
Guillaume : Oui. Avec le PHPP 9, il fallait faire deux PHPP distincts ou modifier les formules dans les feuilles de vérification, ce qui complique les échanges avec le PHI lors de l’import-export du fichier. Maintenant, c’est plus ergonomique.
« Avoir des mesures in situ de la consommation effective des cycles a grandement facilité le travail de certification sur les centres Santélys. »
Des mesures in situ pour plus de précision
Victor : Entre la théorie du premier centre certifié à Saint-Priest-en-Jarez et les mesures sur Sens, qu’observe-t-on ?
Guillaume : Ce n’est pas directement comparable car les unités sont différentes. À Saint-Priest-en-Jarez, ils réutilisaient d’anciennes unités qui consommaient davantage – environ 7 à 8 kWh par dialyse. Sur Sens, avec des modèles plus récents, on est à 4,75 kWh grâce à des mesures in situ réalisées par HELIASOL. C’est presque deux fois moins d’apports internes.
Victor : Donc des modèles bien plus efficients.
Guillaume : Oui, mais il faut comprendre que les cycles de dialyse sont extrêmement variables, en dents de scie. Selon le degré de « pollution » du sang, le cycle sera plus ou moins énergivore avec de grosses disparités. Certains cycles consomment deux fois moins, d’autres deux fois plus. On prend donc une moyenne, en sachant que sur un centre avec une trentaine d’unités, cette moyenne sera représentative. Sur un petit centre de 7 – 8 unités avec uniquement des traitements lourds, il pourrait y avoir un aléa.
Au départ, sur Saint-Priest-en-Jarez, on se basait sur les fiches techniques avec une puissance instantanée multipliée par une durée théorique. Avoir des mesures in situ de la consommation effective des cycles a grandement facilité le travail de certification sur les centres Santélys. Moins de discussions avec le PHI, et comme c’étaient les mêmes unités sur les quatre bâtiments, pas de mesures à refaire. C’est un gros avantage quand c’est possible.
La procédure d’exemption EP-R
Victor : Comment fonctionne la demande d’exemption au PHI pour dépasser le seuil standard de 60 kWh/m²/an en Énergie Primaire Renouvelable (EP-R) ?
Guillaume : Il faut solliciter une exemption de EP-R auprès du PHI, qui va déterminer un nouveau seuil en fonction des process présents dans le bâtiment. Une bonne méthode pour évaluer les chances de labellisation, c’est de faire le PHPP sans inclure les consommations des dialyses : si on respecte les seuils sans elles, on devrait les respecter même en les ajoutant.
La doctrine du PHI est claire : si vous avez des processus très énergivores, vous devez utiliser des systèmes performants. Pour les restaurants scolaires par exemple, on demande de récupérer l’énergie des cuissons via des hottes avec échangeur. Si on applique leurs guidelines, on peut utiliser des valeurs forfaitaires comme 1 kWh par repas.
Victor : Cette exemption fonctionne en énergie primaire (EP) ou renouvelable (EP-R) ?
Guillaume : Tous mes projets récents sont en EP-R. La procédure s’appelle d’ailleurs « PER exemption » au PHI. Sur les centres de dialyse, la spécificité est que la consommation des unités n’est pas prioritaire pour les fabricants – les contraintes sanitaires priment largement sur l’efficacité énergétique. Le PHI ne peut pas imposer une unité plus efficiente si elle ne répond pas aux impératifs médicaux.
La question devient alors : comment optimiser le reste ? Sur Saint-Priest-en-Jarez, le PHI avait demandé s’il était possible de récupérer la chaleur de l’eau après désinfection, un peu comme un récupérateur sur eaux grises de douche. Le bâtiment étant déjà livré, c’était trop tard. C’est le type de demandes auxquelles on peut faire face. Si ce n’est pas réalisable, on oppose des arguments – par exemple des exigences sanitaires qui empêchent la récupération par risque de propagation de maladies.
Victor : As-tu mis en place ce type de récupération sur Sens ou les autres centres ?
Guillaume : Non. D’ailleurs, tous les centres n’ont pas le même traitement. Certains ont l’osmoseur et les unités à l’intérieur de l’enveloppe thermique, d’autres à l’extérieur, ce qui change les apports internes. La méthodologie avec HELIASOL a été de faire une première étude en conception validant l’enveloppe sans les consommations de dialyse, puis de proposer au PHI la conception actuelle pour valider le seuil.
Victor : Donc tant qu’on argumente pourquoi on refuse certaines mesures d’efficacité pour des raisons médicales, le PHI l’accepte ?
Guillaume : Tout ce qui relève du réglementaire – médical, incendie – ils ne peuvent pas s’y opposer. À partir du moment où on dépasse un seuil, il faut anticiper et vérifier qu’on a mis en place toutes les actions pour réduire les consommations. Par exemple, je déconseille fortement une centrale de ventilation double flux non certifiée sur ce type de projet, ou un chauffage peu efficient comme des panneaux radiants électriques. On privilégie une pompe à chaleur, plus performante, pour gratter quelques points sur l’EP-R.
Dire au PHI « je ne peux pas mettre de récupérateur pour raisons médicales » est entendable. Dire « je n’ai pas pu mettre une pompe à chaleur sur ma batterie change-over », beaucoup moins. Il faut être vigilant et avoir les sources de production les plus vertueuses possibles.
« Le PHI demande beaucoup de justificatifs en plus de la certification classique, notamment les fiches techniques des éléments justifiant le dépassement : unités de dialyse, osmoseurs, etc. »
Les justificatifs à fournir
Victor : Quels documents sont demandés pour l’exemption EP-R ?
Guillaume : Le PHI demande beaucoup de justificatifs en plus de la certification classique, notamment les fiches techniques des éléments justifiant le dépassement : unités de dialyse, osmoseurs, etc. Ce n’est pas toujours facile à obtenir. Pour les dialyses, ça va car elles consomment beaucoup donc c’est précisé. Mais sur le centre de Dijon qui a une partie CHU avec des monte-malades – des ascenseurs XXL pour brancards – impossible d’avoir leur consommation électrique dans les fiches techniques.
Il y a tout un panel d’équipements consommateurs à estimer, et il faut justifier ces estimations. On est dans une zone grise avec des hypothèses. Mieux vaut qu’elles soient pessimistes – ce n’est jamais grave en certification, contrairement à trop optimistes.
Sur ces projets, c’est relativement simple : avec le tracé du réseau d’eau chaude à 90 °C correctement isolé, on a besoin uniquement de la consommation des unités de dialyse et des systèmes de traitement. Le reste est comme du bureau classique.
Victor : Donc en synthèse, il faut fournir tout ce qui sort du commun ?
Guillaume : Exactement. Sur les cantines scolaires, c’est plus pénible : il faut lister tous les équipements – friteuses, armoires froides – et estimer l’utilisation de chacun. Ici, c’est carré : une dialyse dure 4h, deux par jour, une le samedi matin, soit 11 par semaine. On multiplie par la consommation mesurée et le pourcentage de chaleur restant dans le bâtiment. Une fois ces points validés, c’est simple, mais le temps de validation peut être long.
Victor : Parce que tu négocies directement avec le Passivhaus Institut.
Guillaume : Oui. Par exemple, le bridage à 6 W/m² vient des échanges avec le PHI qui trouvait nos 7 W/m² déraisonnables. Ils nous ont demandé de brider sans étayer davantage. On a proposé 6 W/m², ils ont accepté sur Sens. Sur les centres de Semur-en-Auxois et Grey, comme le traitement d’eau est hors enveloppe thermique, les puissances dissipées sont moindres. On discute actuellement d’une nouvelle valeur à 4 W/m².
Victor : On se rapprocherait donc des 3,5 W/m² d’un bureau classique.
Guillaume : Exactement. Même si les dialyses consomment beaucoup, on n’a pas tous les ordinateurs, serveurs, photocopieuses qui génèrent ces apports dans un bureau.
Victor : Ce n’est pas le concepteur qui décide si l’osmoseur est dans l’enveloppe ou non ?
Guillaume : On ne peut souvent pas choisir la référence, mais inclure ou non cette pièce dans l’enveloppe chauffée est négociable.
Victor : Une option est-elle plus judicieuse ?
Guillaume : Pour ces projets, ça aurait peut-être été mieux de l’intégrer. Le besoin de chauffage est dimensionnant, donc prendre ces apports en hiver serait plus intéressant malgré la surchauffe potentielle. Ce ne serait peut-être pas vrai à Lyon, mais pour ces centres dans le Nord, cet arbitrage vient probablement d’autres considérations. Le PHI pourrait demander pourquoi on ne les a pas inclus, même si les bâtiments sont déjà construits. Cela fait partie de leur évaluation pour établir le seuil : si on n’explique pas nos décisions, ils seront moins enclins à donner un seuil élevé.
« Au-delà de 27°C, la coagulation du sang se fait mal, les dialyses doivent être stoppées ou ralenties, au risque d’accidents graves. »
Confort d’été et climatisation
Victor : Une fois ces problématiques de certification réglées, comment gérer l’inconfort estival ?
Guillaume : L’inconfort estival peut être limitant en PHPP car il donne des moyennes sur l’ensemble du bâtiment. Dans un bâtiment médical, on veut du pièce par pièce : quelle température dans une pièce de 10 m² avec deux dialyses et peut-être un vitrage sud ? Pour cette évaluation, il faut passer en simulation thermique dynamique – le PHPP atteint ses limites.
Il existe un outil « local critique » dans la feuille « puissance de chauffe », mais il est uniquement pensé pour vérifier la conformité des émetteurs de chauffage, pas pour la climatisation. Malheureusement, ça n’a pas été ajouté dans la version 10. Le PHPP, outil statique, ne permet pas ce genre d’analyse fine. Cependant, il garantit globalement le confort estival avec une température de 25 °C en Passivhaus, contre 28 °C en réglementaire.
Une stratégie pour éviter l’inconfort est d’utiliser la ventilation double-flux. Avec des apports internes importants en été, on les évacue facilement quand il ne fait pas une température caniculaire dehors grâce au bypass – un passage parallèle à l’échangeur qui évite de récupérer la chaleur quand on ne le souhaite pas. On peut ainsi évacuer avec un rendement de 100 % l’énergie présente dans l’air, voire surventiler pour améliorer le rafraîchissement. Ceci peut être couplé avec du rafraîchissement adiabatique si besoin.
Victor : Le bâtiment de Sens est-il climatisé ? Pourquoi ?
Guillaume : Oui, pour plusieurs raisons. Une raison médicale d’abord : au-delà de 27°C, la coagulation du sang se fait mal, les dialyses doivent être stoppées ou ralenties, au risque d’accidents graves.
Une raison commerciale ensuite : un bâtiment sans contrôle de température en été est difficile à vendre, même s’il existe des moyens de rafraîchir sans climatisation active. Par climatisation active, j’entends avoir une télécommande pour régler la température exacte. On peut avoir des systèmes passifs – free-cooling via la ventilation nocturne par exemple – qui font baisser la température sans ce contrôle précis, avec moins de consommation énergétique et de carbone associé.
D’un point de vue commercial, pouvoir maîtriser la température au degré près est important. En PHPP, ça se traduit par cocher la case climatisation : le calcul ne donne plus une fréquence de surchauffe mais une consommation théorique de climatisation.
Une troisième raison liée au confort et à la modularité enfin. Avec un système de rafraîchissement global on ne va pas pouvoir décider d’envoyer une grosse puissance a un endroit précis, on va gérer la température de manière uniforme sur tout le bâtiment. Or, comme on l’a dit plus haut, il est possible qu’une pièce ait besoin ponctuellement de deux fois plus de froid qu’une autre, par exemple parce que les cycles de dialyses y sont particulièrement intenses. Le fait d’avoir de la climatisation et des émetteurs dédiés dans les box permettent de garantir cette variation de la puissance effective en fonction des besoins.
Victor : Donc soit pas de clim, soit on ne dépasse jamais 25°C ?
Guillaume : Exactement. Pour une consommation réaliste, il faudrait des scénarios par pièce, heure et jour, qu’on n’a pas. Le PHPP prend un scénario standard : 25°C partout, tout le temps. On ne peut pas modifier cette température en certification, même dans des climats où ce serait justifié.
La question devient : comment climatiser ? Du point de vue certification, il y a peu d’exigences : avec un système efficient comme une pompe à chaleur, le BET thermique place librement les émetteurs. Il faut que la puissance totale installée soit au minimum celle du PHPP, mais elle sera largement surdimensionnée car les puissances de climatisation sont faibles en Passif.
Ici, on a 8 kW en climatisation et 4 kW en déshumidification, soit 12 kW total, alors qu’on a des apports internes de 7,5 W/m², bien au-dessus du standard. Le besoin de climatisation, avec une pompe à chaleur déjà présente pour le chauffage, nécessite juste de la rendre réversible – la plupart le sont maintenant – pour couvrir chauffage et refroidissement.
Victor : C’est vraiment l’avantage de la pompe à chaleur réversible ? Si elle couvre l’hiver, elle couvre l’été ?
Guillaume : Oui, dans les climats du nord de la France. En Méditerranée, la puissance clim + déshumidification peut égaler voir dépasser celle du chauffage. Or les pompes développent plus de puissance en chauffage qu’en clim, avec un ratio d’environ un tiers en moins : 10 kW en hiver donnent 7 kW en clim. C’est un point d’attention selon la zone climatique. Mais si le dimensionnement est validé, un système hydraulique avec pompe à chaleur rend très facilement le bâtiment climatisable.
Ce n’est pas la doctrine initiale du PHI qui préfère éviter la clim. Sur un bâtiment avec tant d’apports internes, c’est un gros risque. Avec deux dialyses dans 10 m², l’énergie développée est énorme, comme si on avait un radiateur allumé dans une chambre en plein été. Compter uniquement sur la double-flux pour évacuer cette énergie demande des brassages importants, donc des consommations électriques associées. Il faut que la centrale permette ces débits, que le réseau soit dimensionné pour – au-delà d’une certaine vitesse, on a des perturbations acoustiques. Le free cooling fonctionne dans une certaine mesure, mais a ses limites. Avec des apports aussi importants, tout gérer sans clim implique d’avoir tout prévu et ne laisse que peu de marges de manœuvres.
Victor : Et pour le free cooling via les fenêtres ?
Guillaume : Les fenêtres ouvertes la nuit en tertiaire au RDC, c’est très compliqué en France. C’est quasi-systématiquement refusé pour risque d’intrusion. On autorise uniquement les fenêtres de toit ou des impostes type soupirail, pas assez grandes pour qu’on puisse passer. Mais comme elles sont petites, le brassage est faible. Si on peut le faire, on prend – c’est une valorisation passive gratuite du gradient de température – mais ça peut ne pas suffire.
Sur ce projet, il y a des cassettes de chaud et froid en plafond à chaque emplacement de dialyse. Une pompe à chaleur produit chaleur ou fraîcheur échangée vers de l’eau. Cette eau circule dans les cassettes qui aspirent l’air de la pièce, le font passer au contact de l’eau et le resoufflent après échange de calories. L’inconvénient : si on est en dessous avec la clim à fond, c’est un courant d’air froid qui peut être désagréable. Les panneaux rayonnants donnent une chaleur/fraîcheur plus diffuse et agréable en théorie, mais le risque est d’atteindre le point de condensation de l’air avec le froid.
Victor : Utilises-tu le rayonnement ailleurs ?
Guillaume : Pour le moment, que des cassettes car cette solution est la moins coûteuse Le panneau rayonnant est souvent mis dans les bureaux en plateaux libres car on peut en mettre régulièrement sans savoir où seront les cloisons. Une cassette fixe nécessite qu’il y ait une pièce à cet endroit, et donc une idée de comment sera cloisonnée la surface.
Victor : Climatise-t-on tout le bâtiment ?
Guillaume : Non, seulement les pièces avec grosse émission de chaleur – les unités de dialyse. Le reste comme le stockage ou la pharmacie n’a pas d’émetteur de clim.
En conclusion, avoir des mesures in situ des consommations a grandement facilité la certification. Avec les mêmes unités sur les quatre bâtiments, pas de mesures à refaire. C’est complexe et parfois impossible, mais quand c’est faisable, c’est un gros avantage, quel que soit le type de demande d’exemption EP-R.
FICHE TECHNIQUE (bâtiment rénové)
livraison 2017 – localisation Colmar, Haut-Rhin – label Bâtiment Passif Classique – surface de référence énergétique 3 552 m² – coût des travaux 1 060 euros HT/m² SRE (hors désamiantage, démolitions et VRD) – besoins de chauffage 15 kWh/(m²a) – puissance de chauffe 13 W/m² – fréquence de surchauffe 5,3 % – test d’infiltrométrie n50 = 0,54/h – consommation d’énergie primaire 103 kWh/(m²a) – rendement VMC double-flux 84 % – châssis triple vitrage Uw = 0,85 W/(m²K) – murs extérieurs isolation fibre de bois 240 mm, structure béton. U = 0,18 W/(m²K) – dalle isolation laine de roche 150 mm avec laine de verre en sous-face 90 mm, sur dalle béton. U = 0,182 W/(m²K) – toiture isolation polyuréthane 280 mm, structure béton. U = 0,081 W/(m²K)
