Rénovation en résidentiel collectif : l’hybridation, première marche de la décarbonation

Par Bernard REINTEAU, journaliste spécialisé

Si les solutions thermodynamiques sont nombreuses, la variété des cas de figures des constructions limite en réalité les choix tant aux niveaux techniques que financiers.

Où en est-on sur le sujet des systèmes thermodynamiques en résidentiel collectif à rénover ?

Un an après la parution de l’étude publique rédigée par Pouget Consultants pour les directions de l’aménagement et du logement (DGALN) et de l’habitat et de l’urbanisme (DHUP) du ministère de la Transition écologique sur « Les freins et leviers à la diffusion de la pompe à chaleur en logement collectif », les industriels ont commencé à déployer quelques propositions dans leurs catalogues de générateurs. Conviennent-elles à ces ouvrages que l’on sait très divers ?

Rénovation 70 logements, solution hybride PAC et chaudières avec Grand Lyon Habitat et matériel Atlantic

En collectif, l’exemple du neuf ne profite plus à l’existant

La compétition technique entre les solutions d’équipements se déroule en tenant compte d’échéances et d’objectifs bien connue. En premier lieu, le renforcement de la RE2020 en 2025 qui fera concrètement barrage aux solutions carbonées – le gaz. En véritables locomotives, les choix d’équipements pour le neuf guident ceux pour la rénovation. En second lieu, la stratégie de décarbonation du bâtiment touche tous les segments de construction : la rénovation comme le neuf, le résidentiel comme le tertiaire …

La période actuelle montre une différence sensible avec celles qui se sont déroulées depuis 2000. Jusqu’à la RT2012, on pouvait soutenir que les développements technologiques des systèmes thermiques pour la construction neuve allaient aider la rénovation des maisons individuelles comme des logements collectifs ; on l’a vu avec le développement des chaudières à gaz à condensation, maintenant adaptables à pratiquement tous les ouvrages, même ceux dotés des anciens conduits collectifs Shunt/Alsace grâce à différentes innovations en fumisterie.

Avec la RE2020 apparaît un hiatus …

En logement individuel, il est assez simple de le contourner. Les pompes à chaleur peuvent s’adapter aux diverses constructions anciennes, parfois sous réserve de dispositions élémentaires : dimensionnement, choix d’une technologie adaptée à la loi d’eau (PAC de haute température), installation préventive d’un ballon tampon pour éviter les cycles courts …

Pour le collectif, il en va tout autrement : l’offre d’équipement était qualifiée, il y a quelques mois encore, de « disponible mais peu mature », pour reprendre l’avis contenu dans le rapport de Pouget Consultants cité plus haut. Dans les pages relatives à la rénovation, les difficultés rencontrées étaient clairement exprimées. Les PAC individuelles présentent des problèmes d’encombrement intérieur, d’intégration des unités extérieures sur les balcons ou terrasses, d’adéquation des émetteurs aux régimes d’eau. Avec les PAC collectives, on se retrouve aussi en butte aux contraintes d’espace et d’adaptation des locaux techniques, d’alimentation électrique, d’acoustique, de charges sur les toitures, voire de respect des règles d’urbanisme. Et dans ce cas aussi, sans intervention sur le bâti pour réduire les déperditions, la solution d’une PAC collective peut se trouver contrariée par un régime de température inadapté : au mieux 70/50°C, au pire 80/60°C et même des départs à plus de 80°C dans certains bâtiments non isolés. Il faut mener une rénovation globale pour parvenir à abaisser la loi d’eau à 45/35°C – situation idéale – sinon à 65/45°C dans l’haussmannien et les barres construites fin des années 70.

Est-il possible de composer avec des pompes à chaleur géothermiques ?

En termes de performance liée à la stabilité de température de la source froide et de capacité à produire une haute température – indispensable pour couvrir le risque légionelles sur l’eau chaude sanitaire – ces installations commencent à se diffuser auprès des bailleurs et copropriétaires. Certes, l’investissement est conséquent, notamment en raison des forages géothermiques.

Mais la solution coche de nombreuses cases. Les unités sont plus silencieuses ; il est possible de poser les unités en local technique et de réduire leurs émissions de bruit, que ce soit avec des parois isolantes ou des flexibles haute pression dits « Anaconda » pour rompre toute transmission de bruits solidiens.
Quant aux forages, il faut noter que l’entreprise Celcius Energy, qui développe les forages compacts en étoile ou en parapluie sur un foncier d’au minimum 20 m² (expérience du forage pétrolier par l’ex-Schlumberger oblige), développe sa réputation. Le prestataire énergétique Ocea, qui opère pour le tertiaire et le résidentiel, l’a intégré dans son offre technique, car elle répond au besoin de sites qui disposent d’espaces verts qui deviennent ainsi exploitables pour fournir de l’énergie.

Les pompes à chaleur cumulent des handicaps, mais faut-il pour autant maintenir les chaudières au gaz ?

Difficile à admettre, tant la décarbonation du secteur du bâtiment – neuf et existant, toutes activités confondues – semble l’emporter dans les discours et dans les faits. Et au cours des mois écoulés, les choses ont-elles évoluées ?

Hybrider PAC et gaz en collectif, pour décarboner !

Dans sa publication « La Pompe à Chaleur – Des solutions disponibles en habitat collectif » sortie en Février dernier, l’Afpac a exposé toutes les possibilités en résidentiel collectif neuf et à rénover.

Chaufferie gaz en sous-sol mais également en terrasse possible

Parmi les plus intéressantes en rénovation figurent les unités de moyennes puissances cascadables. Tous les industriels sont sur les rangs. Ils en proposent en catalogue et affichent des retours d’expérience (Weishaupt, Intuis, Atlantic, ...).

De 20 à 90 kW unitaires selon les fournisseurs, rassemblées en toiture ou en local technique alimenté en air par des gaines – le tout insonorisé par des pièges à sons et/ou un montage sur supports désolidarisés de la structure pour éviter les problèmes acoustiques … – ces matériels peuvent ainsi couvrir une vaste gamme de puissances et offrir une modulation. Cependant, en raison des contraintes d’installation, peu de solutions mono-énergies thermodynamiques sont retenues pour le collectif à rénover.

Pour assurer les services de chauffage et de production d’eau chaude sanitaire de façon confortable, deux solutions ressortent du lot dans le document de l’Afpac : l’hybridation de la chaudière et la pompe à chaleur à absorption gaz. Et des deux, en raison des coûts et des contraintes de pose des PAC à absorption gaz, l’hybridation de la chaudière existante avec une pompe à chaleur air/eau semble avoir un fort potentiel de succès dans les années à venir.

Chez Bosch Home Comfort, Baptiste Coutain, chef de produits, fait le constat : « En collectif centralisé, les typologies de bâtiments sont variées, ce qui rend la pompe à chaleur difficile à massifier. En revanche, si l’ouvrage dispose d’une chaudière récente, l’hybridation est envisageable ».

Composer avec l’existant et mixer une pompe à chaleur et une chaudière gaz

De leur côté, bailleurs et copropriétaires sont en réalité pris en tenailles.

D’une part, il est difficile pour eux de s’engager, en cas de changement complet du générateur de chaufferie, pour une nouvelle installation uniquement au gaz pour un horizon de quelques vingt ans. Compte tenu du renforcement des critères énergie et carbone à très court terme, ce choix ne paraît pas tenable.

D’autre part, l’investissement dans une solution intégralement thermodynamique est risqué : les technologies sont en plein bouleversement – certaines sont encore très récentes en résidentiel et ne bénéficient pas d’un retour d’expérience suffisant – l’installation peut demander des travaux d’adaptation conséquents … Sans négliger la différence de prix considérable entre une chaufferie 100% gaz comparée à un équipement 100% PAC. On évoque un gap de 1 à 4, voire de 1 à 6. Les budgets des bailleurs, exploitants ou copropriétaires ne sont pas prêts.

De ce fait, et compte tenu de l’expérience déjà acquise, le « mix » d’une pompe à chaleur et d’une chaudière gaz paraît faire l’unanimité des industriels. Exemple : Viessmann défend cette option en proposant sur son site professionnel privé plusieurs schémas d’hybridation.

Cette association a pour intérêt principal de limiter la puissance de la PAC de manière à fournir le chauffage en maîtrisant tout à la fois sa performance et son coût. Concrètement, selon la situation géographique, les caractéristiques de la PAC, la puissance des émetteurs, la nature du bâti …, ce générateur couvrira les besoins jusqu’à une température extérieure de +7, +5 ou +2°C. Aux températures plus faibles, la régulation commandera le passage de relais à la chaudière. Les régulations sont d’ailleurs capables de commander l’inversion sur l’un ou l’autre générateur en prenant aussi en compte des critères tels que le prix des énergies ou les émissions de carbone de l’énergie consommée.

De cette manière, les consommations d’énergie et les émissions de gaz à effet sont très précisément maîtrisées. On peut attendre une amélioration des étiquettes « énergie » et « carbone ».
Pour un investissement réduit, « la PAC couvre 70 à 80% des besoins », explique Nicolas Fernandez, responsable des marchés logements sociaux et tertiaire chez BDR Thermea.

L’hybridation permet aussi de développer les stratégies de gestion de l’énergie, notamment pour la production d’eau chaude sanitaire. Exemple : la PAC participe-t-elle au préchauffage de l’eau chaude sanitaire, la chaudière gaz produisant la chaleur supplémentaire pour atteindre la température réglementaire et maintenir le bouclage ?

Pour beaucoup, l’hybridation présente aussi l’intérêt de garantir une meilleure durabilité des PAC aérothermiques. Exploitées au meilleur de leur capacité, il est possible de les maintenir plus longtemps, pratiquement autant qu’une chaudière.

Si le consensus semble évident sur l’hybridation, des incertitudes sont aussi présentes.

Qu’en sera-t-il à court terme des fluides frigorigènes chimiques ?

En Allemagne, les polémiques sur leur addition de PFAS, des composés perfluorés responsables d’une pollution environnementale persistante, a conduit la plupart des fabricants européens à progressivement généraliser l’utilisation du propane (R-290). Quant au CO2, performant en haute température, il est actuellement laissé de côté en raison des contraintes de compression.

Et qu’en sera-t-il prochainement de l’utilisation de l’hydrogène, seul ou en mélange dans les chaudières gaz ? La recherche et développement se poursuit, mais contrairement il y a seulement quelques mois, la discrétion est désormais de mise.

Difficile de courir plusieurs lièvres à la fois …

Par Bernard REINTEAU, journaliste spécialisé

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La Pompe à Chaleur, des solutions disponibles en habitat collectif

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À propos de l'auteur

Bernard Reinteau

Journaliste de la presse bâtiment depuis la fin des années 80, Bernard Reinteau est journaliste indépendant. Il a œuvré pour les principaux titres de la filière et se spécialise particulièrement sur les solutions techniques liées à la performance énergétique et environnementale des constructions et rénovations performantes. Il collabore principalement avec les plus grands titres et en particulier avec Xpair.

https://conseils.xpair.com/lettres_expert/bernard-reinteau.htm