Chauffage hybride de logements collectifs avec pompe à chaleur et chaudière

Par Timothée Heilig, Chef de produit

LA PROBLÉMATIQUE 

Amélioration 

La réduction des émissions de gaz à effet de serre est un enjeu majeur de notre société. L’ensemble des bâtiments résidentiels et tertiaires est concerné, qu’ils soient à construire ou existants. 

Les solutions « d’hybridation en collectif » existent et sont déjà mises en œuvre pour respecter les nouveaux seuils réglementaires de RE2020 et du décret tertiaire, et répondre ainsi aux enjeux énergétiques et environnementaux.

Par hybridation, il faut entendre des solutions collectives associant une (ou plusieurs) chaudière(s) gaz naturel avec une (ou plusieurs) pompe(s) à chaleur. C’est le propos de cette présente parole d’expert. 

Solution hybride Weishaupt avec chaudière condensation gaz WTC-GW et pompe à chaleur Splitblock® WSB

Chaque générateur fonctionnant au mieux de sa performance, de son rendement, de son COP

• Pour une réponse fiable aux besoins de chauffage d’ECS voire de rafraichissement pour le confort d’été,
• Pour une réponse optimale aux enjeux actuels de : sobriété, efficacité, décarbonation !

D’autres hybridations vertueuses peuvent compléter ces solutions multi énergies comme le solaire thermique.

ANALYSE ET SAVOIR-FAIRE DE l’INDUSTRIEL

Fonctionnement fiable avec deux générateurs de chaleur

Un système hybride est la combinaison de deux générateurs de chaleur différents. 

Ils associent intelligemment l'électricité via une pompe à chaleur qui puise la chaleur dans l'air extérieur ou dans le sol et le gaz via une chaudière à très haute performance énergétique.

S'il est vrai que pour une construction neuve, voire même pour la rénovation d'un bâtiment existant doté d'un plancher chauffant, une pompe à chaleur suffit à elle seule, un système hybride présente l'avantage d'être parfaitement adapté à des circuits de chauffage existants avec des radiateurs haute température. 
Dans un système hybride, lorsque la pompe à chaleur devient moins efficiente en cas de températures extérieures basses ou lors de la préparation d'eau chaude sanitaire mettant en œuvre des températures plus élevées, la chaudière à condensation gaz prend automatiquement en charge l'apport de chaleur. 

Grande flexibilité 

Le grand avantage d'un système hybride pompe à chaleur/chaudière gaz est que l'utilisateur peut basculer entre l'électricité et le gaz pour profiter à tout moment de l'énergie la plus avantageuse. Il offre également l'intérêt de pouvoir agir directement sur les performances énergétiques de l'installation de chauffage. Le système privilégie un générateur ou l'autre en fonction de l'évolution des prix de l'électricité et du gaz ou en fonction des émissions de CO² qu'il cherchera à minimiser. 

Nouvelles fonctions du régulateur 

La régulation de la pompe à chaleur intègre les nouvelles fonctions liées au système hybride. Selon les besoins d'un fonctionnement plus économique resp. plus écologique (réduction CO₂), la commutation d'un générateur à l'autre est automatique. De plus, les prix actuels de l'électricité et du gaz ainsi que les valeurs d'émission sont enregistrés dans le régulateur.

L'efficacité d'une pompe à chaleur dépend de la température de départ requise et de la température de la source de chaleur (par exemple, l'air extérieur).
Le régulateur vérifie continuellement quel générateur est plus efficient dans les conditions actuelles. 

Part d'énergie renouvelable ENR

Pour moderniser le système de chauffage d'un bâtiment existant, l'intégration d'un système avec ENR se révèle judicieux. Avec une pompe à chaleur ou du solaire thermique, les temps de retour sur investissement peuvent être inférieures à 10 ans. L'intégration d'un système utilisant l'énergie solaire pour se chauffer garantit un taux de couverture certain. 
En associant une pompe à chaleur de même puissance relativement réduite à sa chaudière existante, le système avec ENR peut couvrir plus de 50% des besoins énergétiques du bâtiment.

Par exemple, si un taux de couverture par la pompe à chaleur de 60% des besoins en chauffage annuels doit être atteint, il suffit généralement que la puissance de la pompe à chaleur soit égale à 30% des déperditions du bâtiment. Pour des besoins thermiques de 100kW, une pompe à chaleur de 30 kW suffit.

Coûts à l'investissement

Par rapport à une pompe à chaleur, une chaudière à condensation est moins onéreuse en termes d'investissement. Dès lors qu'une part d'ENR devient obligatoire, l'installation d'une chaudière gaz seule n'est pas possible. 
Les coûts à l'investissement liés à un système hybride doivent donc être comparés à ceux d'une pompe à chaleur monovalente. 

Les coûts à l'investissement mettant en œuvre une pompe à chaleur 30 kW associée à une chaudière à condensation de 70 kW sont généralement nettement inférieurs à ceux d'une pompe à chaleur seule de 100 KW.

Avantages d'un système hybride 

• Fiabilité et réduction des coûts d'exploitation grâce à une utilisation flexible et intelligente de la source d'énergie
• Les coûts d'investissement d'un système hybride sont généralement moins élevés que ceux d'une pompe à chaleur monovalente 
• Utilisation économique même à des températures de départ plus élevées (par exemple, radiateurs)
• Aucune modification des circuits de distribution nécessaire lors de la modernisation 
• Amélioration du coefficient de performance annuel de la pompe à chaleur
• Sécurité de fonctionnement grâce à la mise en œuvre d'un deuxième générateur de chaleur et d'une deuxième source de chaleur

SOLUTIONS PRODUITS 

Exemple de pompes à chaleur split Weishaupt avec production d’eau chaude sanitaire intégrée Splitblock® WSB K

La PAC air/eau Splitblock®  WSB K avec production d’ECS intégrée : solution judicieuse en cas de manque de place.

Exemple de chaudières gaz à condensation

Chaudières à condensation gaz WTC-GW 80/100-A
Cascade de 8 chaudières possible (800 kW)

 Le savoir-faire d’un groupe !