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PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE
EAU CHAUDE ET LOGEMENT COLLECTIF
Quelles solutions
d’économies aujourd’hui ?
L’eau chaude sanitaire peut devenir le premier poste de
consommation dans un bâtiment basse consommation.
Contrairement au chauffage ou à l’éclairage, qui voient leur
consommation d’énergie diminuer, l’eau chaude sanitaire (ECS)
représente une part stable et prépondérante des consommations
énergétiques du bâtiment, tout particulièrement dans le logement
collectif. Pourtant, des solutions existent, certaines très innovantes,
qui permettent d’optimiser ce poste.
S
elon l’Ademe, la production
d’eau chaude sanitaire (ECS)
dans le secteur du résidentiel
collectif représente de 16 à 45 % de
la consommation d'énergie totale de
ce type de logement. Une consommation importante qui s’explique
pour deux raisons : d’une part, l'installation collective n’incite pas aux
économies, notamment lorsqu’il n’y
a pas de compteur individuel, d’autre
part, les pertes d'énergie sont plus
importantes sur du collectif, en particulier sur des installations anciennes.
Pour optimiser ce poste énergivore,
les actions d’efficacité énergétique
vont donc se situer à plusieurs niveaux :
- La maîtrise de la consommation
associée à la maîtrise de l’usage
Réduire l’énergie consommée pour
l’ECS, c’est d’abord réduire la
consommation par un comportement « écocitoyen » associé à des
techniques de réduction de consommation. Le comportement est fonda36 j3e 808 / AVRIL 2012 - www.blog3e.com
mental ; l’eau chaude est encore trop
souvent un bien « commun » que l’on
gaspille : on note des surconsommations de 10 à 30 % de ce simple fait.
Or les dispositifs de réduction de
consommation existent : limiteurs et
régulateurs de débit, douchettes éco...
mais aussi des compteurs divisionnaires d’eau chaude et des compteurs
d’énergie ECS. Ces dispositifs permettent d’optimiser le poste, sans minimiser le confort et l’usage.
- La maîtrise des pertes
de distribution
Lors de la conception, réduire au minimum le nombre de colonnes de
distribution d’ECS, avec des points de
puisage au plus proche des colonnes,
est un exemple concret pour limiter
les pertes de distribution. En rénovation, le calorifugeage systématique
renforcé est également clé dans cette
recherche de rationalisation.
- Le recours aux EnR
C’est un passage quasi obligé pour
être compatible avec un habitat type
BBC dans le cadre de la RT 2012.
Cinq solutions de gestion
énergétique du poste ECS
1 - Le mix énergétique
Il existe beaucoup de solutions mixant
différentes sources d’énergie pour obtenir la production d’ECS. On parle de
source principale d’énergie associée à
une énergie d’appoint.
Quelques exemples, parmi les « mixes »
les plus répandus :
- panneau solaire thermique (avec ou sans
PAC), avec énergie d’appoint par le chauffage gaz ou bois ou réseau de chaleur ;
- chauffe-eau thermodynamique avec
énergie d’appoint électrique en secours ;
- VMC thermodynamique avec énergie
d’appoint électrique en secours ;
- PAC eau/eau collective assurant
chauffage et ECS ;
- PAC aérothermique ou géothermique
fonctionnant au gaz assurant chauffage
et ECS ;
- géothermie et PAC avec énergie d’appoint électrique en secours ; ce dispositif innovant proposé par Géosolair a
été adopté pour un projet de bâtiment
neuf collectif en région parisienne avec
© Comap
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4 PAC géothermiques, 22 forages de
100 m, ECS couplée sur 3 des 4 PAC,
l’ensemble étant relié à un plancher
chauffant et des ventilo-convecteurs.
2 - L’alternative du chauffe-eau
thermodynamique
Le chauffe-eau thermodynamique peut
être utilisé dans des contextes variés, y
compris dans les immeubles collectifs,
plutôt en solution individualisée, en rénovation comme en neuf.
Son principe : le chauffe-eau thermodynamique associe une PAC qui utilise
les calories contenues dans l'air (ambiant, extérieur, local technique,
porche, cellier, garage…) pour chauffer
l'eau du ballon.
De même que pour une PAC, son efficacité énergétique se mesure par le
coefficient de performance (COP),
rapport entre la quantité de chaleur
produite gratuitement et l’énergie
électrique consommée. Plus le COP
est élevé, plus le chauffe-eau thermodynamique est performant ; de 3,3 à
3,7, suivant les fabricants et les installations, il fait de cette solution l’une des
plus économes pour l’atteinte de l’objectif du poste ECS.
Cette solution offre un excellent retour
sur investissement en remplacement
d’un ballon d’eau chaude cumulus
électrique classique. « En général, une
à deux heures suffisent pour le démon-
Réduire l’énergie consommée pour l’ECS,
c’est d’abord réduire la consommation
par un comportement « écocitoyen »
associé à des techniques de réduction
de consommation. Le comportement est
fondamental ; l’eau chaude est encore
trop souvent un bien « commun » que l’on
gaspille : on note des surconsommations
de 10 à 30 % de ce simple fait.
tage de l’ancien ballon, le remontage, la
programmation et les tests de mise en
service, assure André Martin, de Magéothermie. On divise jusqu’à un facteur 10 la consommation annuelle
d’ECS d’une famille de 4 personnes.
Consommation qui passe ainsi de 400 €
en moyenne à environ 50 à 70 €.
L’entretien de ce type de solution est
faible, poursuit-il, et les technologies
disponibles sont fiables. L’amortissement est rapide et le plus souvent
inférieur à 5 ans. »
Il faut noter par ailleurs que, du fait de
l’absence de combustion, le chauffeeau thermodynamique n’émet aucun
gaz nocif.
(voir encadré p. 33)
…
L’objectif de réduction des
consommations d’énergie et
le cadre réglementaire ont fixé
pour le poste ECS un niveau
moyen de 25 kWh/m2/an.
« Avec le BBC et le renforcement de l’isolation, l’eau chaude
sanitaire représente une des deux parts les plus importantes
du bilan énergétique du bâtiment, aux alentours de 40 %. »
40 %
Laurent Issert, Aldes
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3 - ECS chauffée par l’air
et VMC thermodynamique
Laurent Issert, Aldes, décrit deux solutions pour récupérer les calories sur
l’air extrait de la ventilation, et permettant de couvrir quasiment 100 % des
besoins d’ECS : « Ces deux solutions innovantes associent les performances de
la VMC (simple ou double flux) avec la
technologie thermodynamique, pour
couvrir les besoins des bâtiments performants, neufs ou en rénovation. »
- La première solution repose sur la récupération de l’air vicié issu d’une VMC
simple flux Hygro. « La solution est individualisée par logement. Le système associe
une PAC et un ballon thermodynamique
de 200 l à une ventilation performante »,
précise l’expert d’Aldes.
- La deuxième solution « gère jusqu'à
quatre fonctions : ventilation (VMC
double flux), chauffage en hiver, rafraîchissement en été et production de l’ECS ».
Laurent Issert insiste sur la mise en
œuvre qui doit être de qualité, notam-
Les 4 principes de base
de la production d’eau chaude
En habitat collectif, il faut
tenir compte de quatre
éléments essentiels en ce
qui concerne l’ECS.
Bouclage
1. Le mode de production
Distribution
de l’eau chaude, qui peut
être :
- instantanée (plutôt dans
le cas des grosses chaufStockage
feries) ;
- semi-accumulée (le
préparateur instantané
Usages
retarde l'épuisement des
ballons, et ceux-ci assurent
Production
la constance de la tempéArrivée eau froide
rature) ;
- à accumulation.
Le choix se fera en fonction de critères tels que les besoins, l’encombrement, la maintenance…
Mais la production d’ECS peut être un « sous-produit » de la production de chaleur pour le chauffage (chaufferie classique gaz et
bois notamment). Dans ce cas, soit elle sera totalement dépendante
de l’énergie de chauffage, soit elle lui sera associée en dispositif
d’appoint.
2. Le ballon de stockage, s'il y a accumulation de l'ECS produite.
3. Le réseau de distribution, qui permet d'acheminer l'ECS en
quantité nécessaire.
4. Les points de puisage, ou usages de l'ECS. Très souvent, un
circuit de bouclage, comprenant une pompe notamment, complète
l'installation afin d'avoir de l'eau chaude à 50 °C en permanence.
© Ademe
Système de production
d’ECS collective
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ment au niveau de l’étanchéité, car s’il y a
des fuites, le débit d’air sera trop faible et
ne permettra pas d’obtenir un bon rendement. « Une première mise en œuvre pilote a été réalisée sur 3 bâtiments collectifs à
Toulouse, il y a un peu plus d’un an, et pratiquement 100 % des besoins d’ECS ont été
couverts sans énergie d’appoint. »
4 - Le solaire pour produire
en cogénération
En matière d’ECS, l’énergie solaire ne
fait pas tout, notamment en hiver, loin
s’en faut. Selon l’Ademe, en Île-deFrance, par exemple, il n’est possible de
couvrir que 30 à 50 % des besoins en
ECS pour un immeuble. Une énergie
d'appoint est donc toujours nécessaire
dans les climats tempérés.
(voir schéma – Installation d’eau chaude
solaire collective p.40)
5 - Le panneau solaire hybride
« Tirer le maximum de l’énergie
solaire en convertissant la lumière pour
produire de l’électricité, d’une part,
et en récupérant la chaleur du
soleil pour fournir de l’eau chaude,
d’autre part », telle a été l’idée simple
et fondatrice pour mettre au point
notre panneau hybride, explique Pete
Pierce, de Solaire2G.
Ce système de cogénération, encore
peu répandu, offre quatre avantages
majeurs :
- une production simultanée de chaleur et d’électricité ;
- un retour sur investissement divisé
par 3 par rapport à une installation
solaire thermique classique ;
- un rendement électrique où l’objectif est un coût Wc équivalent au panneau photovoltaïque standard ;
- une amélioration du rendement des
cellules photovoltaïques.
Jérôme Mouterde, DG de Solaire2G,
détaille : « Le rendement d’une cellule