Hôpital cantonal de Frauenfeld

Réalisé entre 2016 et 2020, le projet «Horizont» visait à construire un nouveau bâtiment de lits dans l’hôpital cantonal de Frauenfeld. Etudiée par Vadea Engineering, l’alimentation en chaleur et en froid est moderne et écologiquement durable.

La tâche de Vadea Engineering a consisté à planifier les installations de chauffage, de ventilation, de froid et sanitaires, et d’assurer la coordination technique sur le chantier, c’est-à-dire celle des nombreux intervenants: les entreprises de construction, les planificateurs et le maître d’ouvrage.

Roman Schläpfer, chef de projet concerné chez Vadea Engineering, explique à ce propos: «Lorsque nous avons commencé à participer au projet en 2010, notre principal objectif était de tenir compte des souhaits et des exigences du maître d’ouvrage, et de les placer dans un cadre réalisable et finançable. On a discuté au sein de l’équipe projet les solutions proposées par Vadea et on les a exécutées en tenant compte des attentes du maître d’ouvrage, des prescriptions cantonales et des possibilités de l’infrastructure envisagée.

L’étude énergétique a conduit au plus grand champ de sondes géothermiques en Thurgovie

On a d’abord réalisé une étude énergétique, puis on a élaboré un concept qui a établi la base d’une alimentation en énergie durable. La solution retenue s’appuie sur un champ de sondes géothermiques pour générer la chaleur. Comprenant 89 sondes à une profondeur de 200 m, réparties sur deux zones et délivrant une puissance de 790 kW, c’est actuellement le plus grand champ de sondes géothermiques en Thurgovie.

Pour l’alimentation en chaleur, deux réseaux sont établis: 35 °C pour le chauffage des pièces du nouveau bâtiment et 90 °C pour celui des pièces dans les bâtiments existants et l’eau chaude sanitaire. Pour atteindre ce niveau de température plus élevé, on utilise une centrale thermique en montage-bloc alimentée au gaz, avec deux chaudières et une puissance de 363 kW. Le courant de 238 kW est directement intégré dans l’alimentation électrique et couvre env. ¼ des besoins en courant de l’hôpital.

Génération de froid dans le sol et au-dessus

La production de froid s’effectue avec les mêmes pompes à chaleur et est refroidie dans la mesure du possible via les sondes géothermiques. Au besoin, on peut faire intervenir les deux refroidisseurs hybrides installés sur le toit. Ces derniers retirent l’énergie thermique du circuit, avec de l’air extérieur plus froid et une humidification ciblée des échangeurs thermiques.

La redondance de la production de chaleur et le refroidissement en circuit fermé permettent d’exploiter entièrement l’énergie des sondes géothermiques. Durant l’été, la chaleur est emmagasinée dans les sondes et durant l’hiver, elle est prélevée comme source pour les pompes à chaleur. Deux circuits frigorifiques assurent l’alimentation en froid de l’hôpital: 6 °C pour le froid de process (appareils de radiologie, déshumidification, installations de ventilation) et 16 °C pour le froid climatisé (refroidissement des pièces).

Processus de transformation pendant le service

Pour le chef de projet Roman Schläpfer, le défi ne résidait pas seulement dans la durée du processus de transformation ou les nombreuses exigences. Il fallait alimenter en chaleur et en froid la vieille tour de lits, le nouveau bâtiment de lits et les huit structures annexes. Et cela, sans interrompre l’exploitation hospitalière. En plus, il était nécessaire de tenir compte des divers niveaux de température, des différences de besoin en chaleur du nouveau bâtiment et des unités existantes, ainsi que de la sécurité et de la charge de pointe.

Le béton, accumulateur d’énergie et surface de rayonnement

Les chambres de patient sont équipées de TABS (systèmes d’éléments de construction thermoactifs). On utilise ainsi la masse de bâtiment, à savoir le béton, comme accumulateur d’énergie et surface de rayonnement. Ces TABS chauffent et refroidissent les chambres avec une haute efficacité énergétique. Parallèlement, les pièces de travail sont dotées de plafonds chauffants rafraîchissants (en cas de consommation de pointe, également d’appareils refroidisseurs/chauffants à circulaire d’air). Ces systèmes sont raccordés aux réseaux de refroidissement et de chaleur. Selon les besoins, ils véhiculent du «froid» ou de la «chaleur».

Source: Brochure portes ouvertes, hôpital Thurgau AG

Chiffres clés

• 89 sondes géothermiques, puissance 790 kW
• Six échangeurs de chaleur / froid
• Deux chaudières à gaz, 1250 kW en tout
• Centrale de cogénération à 363 kW en tout
• Ventilation, volume d’air frais dans le nouveau bâtiment env. 135 000 m3/h
• Réseaux de gaz médicaux (vide, air comprimé médical 8 bar et 5 bar, oxygène, air comprimé, dioxyde de carbone, système de transfert des gaz anesthésiques, système de transfert des moteurs aéronautiques (OP))