Par Philippe NUNES - Ingénieur ENSAIS-ICG et Directeur Général d’XPAIR
Telle qu’elle se présente, la RT 2012 laisse une place importante aux chaudières performantes. Associée intelligemment à une pompe à chaleur, à un moteur Stirling, la chaudière est en train de muter en termes d’usage et de fonctionnement. Voici un point sur les tendances et produits déjà en vente et à venir en 2011.
1°/ Nouvelles chaudières pour répondre aux objectifs BBC de la RT 2012.
Le but est simple, comment répondre à l’objectif basse consommation de la RT 2012. La consommation d’énergie primaire doit être inférieure à 50 kWh(ep)/m² et par an en moyenne pour toute construction.
Avec une bonne éco-conception du bâti, une très bonne isolation thermique et perméabilité à l’air, les déperditions et consommations de chauffage sont réduites à un minimum, voisin et inférieur à 15 kWh/m².an.
En parallèle, dans l’habitat, la part de besoins et de consommation de l’eau chaude sanitaire devient de ce fait prépondérante pour représenter la moitié du bilan de consommation totalisant les 50 kWh(ep)/m².
Consommations RT 2012 habitat : répartition type
La nouvelle RT 2012 fait émerger deux enjeux majeurs pour les équipements du génie climatique. Le bâtiment étant déjà performant par son niveau d’isolation et sa bio-conception (Coefficient BBio de la RT 2012) les équipements techniques doivent répondre à un objectif de très faible consommation : 50 kWh – 15 kWh (part chauffage) = 35 kWh/m² et par an.
Autant dire qu’il y a peu de latitude et que l’objectif se décline en trois directions :
- Réduction du poste Eau Chaude Sanitaire avec une consommation et une facture énergétique optimisées en fonction du prix des énergies. D’où l’émergence de la chaudière hybride utilisant un concept biénergie ; chaudière condensation et pompe à chaleur.
- Cogénération de chaleur et d’électricité ; ce qui permet de diminuer le bilan de consommation annuel avec la part d’électricité produite en parfaite autonomie par la chaudière. D’où l’émergence de l’éco-générateur ; chaudière gaz équipée d’un moteur Stirling.
- Optimisation du poste ECS avec une chaudière gaz à condensation et réductions du poste auxiliaire en générant le chauffage, du fait de ses faibles besoins, via le vecteur Air. D’où l’émergence de concept Chaudière gaz et vecteur Air.
2°/ Chaudière hybride
Chaudière hybride : la chaudière à condensation est souvent mise en concurrence avec la pompe à chaleur. Deux générateurs avec deux sources d’énergie concurrente, le gaz (voire le fioul) pour la chaudière à condensation et l’électricité communément utilisée pour la pompe à chaleur. Plutôt que de considérer ces éléments en concurrence, il se trouve que dans la pratique et sur le plan économique, le concept biénergie « pompe à chaleur + chaudière » se révèle être le plus performant et sécurisant. Performance pour produire de l’ECS en continue jusqu’à 60°C avec la chaudière et performance pour tirer profit du COP de la pompe à chaleur dès que la température extérieure devient clémente (sup à 5 ou 7°C).
La chaudière hybride intègre ainsi une chaudière gaz à condensation et une pompe à chaleur air/eau. Le dimensionnement de celle-ci permet une optimisation de fonctionnement en privilégiant en priorité le générateur présentant la plus grande efficacité énergétique.
Chaudière hybride et gestion technique
Par période froide, le mode de fonctionnement chaudière est privilégié, du fait du faible COP que pourrait fournir la partie pompe à chaleur. Dès que la température extérieure le permet et quand le COP devient intéressant, c’est la pompe à chaleur qui prend automatiquement le relai. Quand à l’eau chaude sanitaire, du fait de sa puissance et son utilisation en continu, c’est la chaudière condensation qui est appelée par une gestion technique qui gère ainsi tous ces scénarios.
Critère de confort – Critère d’économie
Comparatif économique Maison de 100 m²
3°/ Eco-générateur gaz
L’écogénérateur est une chaudière gaz à haute performance qui permet à un foyer de produire lui-même la chaleur pour le chauffage, l’eau chaude sanitaire et… l'électricité.
L’écogénérateur se présente comme une chaudière murale gaz condensation (dimensions HxLxP = env. 900 x 490 x 440). Il utilise la technique de la condensation en l’associant à un moteur Stirling. Dans le moteur Stirling (moteur thermique à combustion interne), une partie de la chaleur du brûleur entraîne la dilatation du gaz Hélium qui, grâce à un système de refroidissement, active le mouvement d’un piston. Ce mouvement permet de faire fonctionner un alternateur qui produit une puissance électrique d’1 kW d’électricité qui est réinjectée dans l’installation électrique du logement ou peut être revendue au réseau électrique. La chaleur du brûleur est utilisée pour le chauffage et la production d’eau chaude comme une chaudière à condensation classique.
Eco-générateur De Dietrich
L’écogénérateur produit 26 kW de chaleur sous forme d’eau chaude pour 1 kW d’électricité (soit en moyenne de 50 à 80 % d’une consommation d’un habitat BBC).
Les résultats réalisés sur des opérations tests démontrent une économie sur facture jusqu’à 30% grâce à l’association de la condensation et du moteur Stirling.
(De Dietrich travaille sur 100 écogénérateurs en test depuis 2007 pour une commercialisation en 2011/2012).
Ce concept biénergie est un concept approprié au logement BBC en neuf comme en rénovation. De plus, il présente un optimum en maintenance et installation du fait de la simplicité du moteur Stirling qui nécessite peu d’entretien. Le prix de vente reste un point important pour que les professionnels intègrent dans leur acte d’achat ou de prescription l’écogénérateur.
4°/ Chaudière gaz et vecteur air
Pour obtenir un résultat basse consommation répondant à la RT 2012, le concept doit être économiquement viable tant en exploitation qu’en investissement. La solution vecteur air associée à une chaudière gaz condensation, lorsqu’elle est compactée et intégrée en kit, permet de systématiser le concept à moindre coût.
Concept de chaudière avec caisson vecteur air
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| Chaudière individuelle | Chaudière collective |
A titre d’exemple, le concept YZENTIS associe une chaudière gaz condensation dédiée à la production d’eau chaude sanitaire, (qui représente, rappelons-le, la plus grosse part des besoins), à un caisson de traitement d’air fonctionnant sur le principe de zonification. Chaque pièce étant chauffée par l’air via un caisson avec des registres motorisés régulés en fonction des besoins pièce par pièce. Le tout étant intégré derrière une pièce d’eau comme les toilettes, et vous avez un concept technique reproductif à coût économique ; de 3500 à 5000 €uros TTC selon une réalisation de maison individuel ou de logements collectifs.
Fait par Philippe NUNES
Ingénieur ENSAIS-ICG et Directeur Général d’XPAIR, il intervient en apportant son éclairage et son expérience de plus de 20 ans dans les métiers du génie climatique et énergétique.
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Commentaires
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11/02/2021 Jean
En cas d'impossibilité de raccordement au réseau Gaz, la Pac hybride fioul condensation, est ce une bonne solution ( avec la perspective du Biofioul ) ??? pour 1 maison individuelle ??
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29/10/2013 Mathilde
Le système de chaudière hybride est-il applicable au secteur tertiaire (bureaux,...) ?
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30/03/2012 Jean-Pascal
Pour les simulations en chaudière hybride, avez-vous utilisé une chaudière gaz à condensation comme base de comparaison ?
Le moteur Stirling est un moteur à combustion EXTERNE et non interne comme écrit dans la partie 3, c''est d''ailleurs ce qui en fait sa force.
Cordialement