La fin du chauffage en logement ? Confort d'été et Qualité d’Air Intérieur

Par Hervé CARLOZ, Directeur Nilan- Octobre 2020 

La problématique : vers plus de confort

Les réglementations thermiques successivement depuis une quinzaine d’années, ont fortement influé sur l’amélioration des performances des bâtis, et c’est une juste exigence !

PAC QAI Nilan
logements participatifs chauffage qai
Ivry sur Seine (94) – 13 logements participatifs (2016)


Mais au point que les solutions traditionnelles de chauffage (production / émetteur) sont bien souvent surdimensionnées en regards de faibles besoins actuels des nouveaux logements ou rénovations performantes type “EnergieSprong”. L’ensemble des appartements neufs produits actuellement ont des besoins de chauffage compris entre 0,5 et 3 kW pour les plus grands.

Par ailleurs, des nouvelles exigences ont émergés sur la période, fruit d’une prise de conscience sur les éléments qui contribuent au bien-être et confort des occupants, au-delà de la simple considération de température d’ambiance. 

  • Le renouvellement d’air accru pour la santé et confort des occupants, augmentant d’autant les besoins thermiques en l’absence de récupération de calories de l’air vicié.
  • Le confort d’été, en regard de l’augmentation globale des conditions climatiques estivales et épisodes de canicules. Ces besoins auparavant limités au sud de notre pays, se trouvent devenir des préoccupations nécessaires dorénavant pour tout le territoire.

Conséquences des baisses importantes de besoins thermiques pour le poste chauffage, les dépenses énergétiques liées à la consommation d’eau chaude sanitaire, deviennent le poste le plus prépondérant dans le bilan annuel des besoins, souvent plus de 50 % de la facture d’énergie annuelle.                 

Une nouvelle gamme de solutions techniques émerge dans cette nouvelle donne des besoins et exigences de bien-être. Ces solutions ont déjà été éprouvées & adoptées, il y a maintenant déjà plus de 15 ans, par les précurseurs, concepteurs de logements très performants, comme ceux labellisé par le label BBC en son temps, Passiv’Haus ou expérimentations E+C- .

Une réglementation environnementale RE 2020 pour le confort d’été et la QAI

La future RE 2020 qui verra le jour en été 2021 intègre dans ses fondamentaux la notion de bas-carbone, d’un meilleur confort d’été et d’une meilleure qualité d’air. Les bâtiments neufs répondant à la RT 2012 souffraient manifestement d’inconfort d’été. Par ailleurs, le confort sanitaire n’était manifestement pas traité par la réglementation. Rappelons que la loi ELAN est très claire dans son article 55bis et traite désormais de la performance sanitaire et de la qualité de l'air intérieur.
 

L'analyse et le savoir-faire de l'industriel : QAI et rafraîchissement

L’adage maintenant bien connu de tous, qui nous rappelle que « L'énergie la moins polluante et la moins chère est celle qu'on ne consomme pas... » peut se prolonger par celle qui devient aussi un évidence « la première énergie renouvelable dans un logement, est celle déjà présente si on est en capacité à la récupérer et la recycler ».

Partant de cette vision simple et pragmatique, NILAN a bâti toute sa gamme résidentielle sur le principe de réutiliser quasiment à l’infini cette énergie fatale, constituée par l’ensemble des apports thermiques gratuits déjà présent dans un logement (apports internes liées à l’activité humaine, aux équipements électriques, au solaire passif sur les vitrages..).

Nos logements disposent suffisamment d’énergie, pour pouvoir assumer les besoins d’ECS journalier, le renouvellement d’air avec préchauffage, et dans le cas de faibles besoins de chauffage, comme les nouveaux logements, une solution autonome de chauffage sur vecteur air. Renvoyant aux oubliettes les coûteux planchers chauffants, radiateurs et leurs réseaux, chaudières à combustibles fossiles et les pompes à chaleur.

L’équipement regroupant toutes ces fonctions dans une seule armoire, est appelée dans la littérature avertie : « Tour compacte ou Tour multifonction 4 en 1 ».

Tour compacte tour multifonction

Toute l’intelligence et la pertinence de la solution, est qu’à tout moment de l’année il s’agit de maximiser la réutilisation de l’énergie de l’air vicié pour chauffer le logement et l’ECS.

Les tours compactes multifonctions disposent donc de 2 étages de récupération d’énergie :

  • récupération passive, souvent jusqu’à 90 % pour les plus performantes
  • récupération active, dépassant les 100 % grâce au levier de la thermodynamique                                                             

La récupération passive est constituée d’un échangeur à plaques haut rendement, la récupération active d’un échangeur thermodynamique permettant une extraction sans précédent des calories restant dans l’air vicié, même après leur passage dans l’échangeur passif de premier ordre.    

Et bien sûr un by-pass de l’échangeur pour les conditions estivales, le tout piloté par une régulation intelligente, ayant pour rôle de maximiser la récupération et garantir à l’occupant le confort intérieur en s’appuyant sur des capacités de variation de débit et d’analyse hygrométrie et CO².                

Et le confort d’été ?

L’été les besoins de chauffage sont bien sur absents, mais pas ceux du réchauffage ECS. Il nous suffit donc d’inverser le cycle du récupérateur thermodynamique, en évaporant de l’énergie non plus sur l’air vicié, mais sur l’air neuf. C’est un air neuf abaissé de -10 à -14°C qui sera admis dans le logement, contribuant à son maintien en zone de confort lors des canicules.

Centrale multifonction confort été

Exemple type d’implémentation de la centrale multifonction dans un placard de couloir,
cheminement de gain d’air soufflage et reprise dans les faux plafonds

Les solutions produits : centrales de ventilation multifonctions

COMPACT P est d’ailleurs le nom de la solution NILAN assumant les fonctions

  • Ventilation double flux très haut rendement de récupération, avec sonde d’hygrométrie intégrée
  • Chauffage thermodynamique sur le vecteur air
  • ECS thermodynamique
  • Températion estivale sans dépense d’énergie supplémentaire

Ces unités fiables et éprouvées, disposent de l’ensemble des fonctions et régulation pour maximiser confort et santé, en utilisant en cascade tous les moyens de récupération dont elle dispose.

Principales fonctions

  • Ventilation de 90 à 450 m3/h
  • Capacité ECS journalière jusqu’à 450 litres à 45°C (stockage à 55°C)
  • Chauffage via le vecteur air
  • Températion estivale avec un abaissement d’environ -12 °C sur l’air neuf

Principales caractéristiques

  • Échangeur à plaques haut rendement
  • Circuit thermodynamique intégré dans la centrale (sans unité extérieure)
  • Sonde hygro. de base et CO² en option
  • Régulation tactile intuitive et prise de contrôle à distance sur tablette ou smartphone
  • By-pass échangeur automatique
Compact P Chauffage Ventilation

Faible coût de maintenance lié aux choix industriel NILAN, des centrales conçues pour durer.

Faibles coûts consommables avec des filtres très abordables par conservation des cadres de montage pour le média filtrant.

Les résultats in situ : probants !

Ces solutions éprouvées depuis des années dans la sphère des initiés, concevant par anticipation depuis de longues années des logements bien plus exigent que le réglementaire.

Nous avons donc du retour d’expérience, que ce soit en Europe mais aussi en France (le déploiement de ces solutions a débuté par l’Europe du nord, il y a plus de 20 ans)

Des suivis et observations détaillés ont été lancés en France il y a déjà 5 ans, sur commande de l’ADEME une campagne de mesure in situ a été réalisée par le COSTIC, dans une maison en fonctionnement, avec de vrais occupants et non des scénarios d’usages. 

Les résultats, malgré la taille de la maison (160 m²) sont probants, et nous montrent que dans une optique de généralisation dans des appartements HLM ou résidentiels, souvent bien inférieur à 100 m², la solution est plus que pertinente avec les performances des bâtis actuels :

Quelques résultats de cette étude réalisée par le Costic en 2014-2015 (sur commande ADEME) sur 10 sites équipés de solutions multifonctions.

Tous les graphes et photos ci-dessous sont issues du rapport d’instrumentation « Rapport de site N°18 systèmes multifonction de 2016 »et sont la propriété de l’Ademe & Costic.

Nilan Compact P

Site choisi par le COSTIC en 2014 pour le suivi de Compact P :

  • Maison récente de 2012
  • 60 m² habitable, niveau passif
  • localisation en Bretagne (56)
  • 2 occupants
  • moyenne ECS de 115 litres/ jour


Ce graphe nous montre sur l’année les répartitions de consommations électriques de la centrale multifonction. Quelques enseignements à la lecture de ces données :

  • la présence de 2 ventilateurs (soufflage et reprise) à une influence totalement négligeable : à peine 15 kWh/mois pour les 2 ventilateurs
  • les consommations pour réchauffer l’ECS sont quasi constantes : 85 kWh/mois
  • les consommations liées au chauffage atteignent à peine 100 kWh pour le mois le plus froid en janvier

ECS consommation électrique chauffage

Il est intéressant de comparer mois/mois les consommations de chauffage ci-dessus avec les besoins thermiques couvert ci-dessous.

doube flux chauffage thermique

Nous voyons clairement que pour les mois d’hiver :

  • 40 à 50 % de besoins de chauffage sont assumés par la DF échangeur statique, le complément est fait par le récupérateur thermodynamique.
  • le mois de janvier étant le plus demandeur, ce sont 600 kWh (figure 12) d’énergie fournie, pour une conso électrique d'uniquement de 103 kWh pour ce même mois (figure 8)

Sur le graphe ci-dessous, correspondant à l’analyse d’une journée type d’hiver, nous pouvons noter :

  • que la consommation électrique du compresseur en fonctionnement est faible, de l’ordre de 300 W
  • que la température de soufflage d’air atteint un maximum de 45° C la nuit, au plus fort des besoins        

PAC Nilan

Les graphes ci-dessous, montrent en hiver une grande stabilité en température de l’air vicié repris (22°C) avec aucune influence de la baisse de température nocturne. Et un COP maximum de 14 atteint en hiver le mois de décembre.

QAI double flux Nilan
 

Les réalisations en France : à très hautes performances énergétiques

Les concepteurs de maison individuelles performantes, parfois certifiées passives, ont bien compris depuis des années que les centrales compactes multifonctions pouvaient être la solution thermique unique dans leurs projets performants.  

Parfois associées à un poêle à granulés pour les jours les plus froids ou pour des bâtis insuffisamment performants, ce sont en France des centaines des réalisations individuelles équipés de multifonction NILAN Compact P ou son ancêtre VP18. Depuis 2015 nous répondons à une demande croissante de ces acteurs HLM, qui retrouvent dans nos produits une grande partie de leurs attentes.

Comme exposé en préambule de ce dossier, l’amélioration constante des performances des réalisations d’immeubles collectifs, sans pour autant encore demander de lourds changements sur l’enveloppe du bâti, permet dès à présent de voir émerger la solution multifonction 4 en 1 dans les appartements neufs les plus récents, ou les rénovations lourdes du type EnergieSprong.

Chauffage Nilan action logement  Action Logement – Watten (59) – 18 logements HLM (2015)

Les bailleurs sociaux HLM ne s’y sont pas trompé, ce sont en France les précurseurs à adopter les solutions NILAN en logement collectif, nos solutions répondant à de nombreuses de leurs attentes :

  • Réduction et maîtrise de charges de locataire avec un individualisation de la consommation d’énergie
  • Système simple, performant et conçu pour durer. Les maîtres d’ouvrage HLM, construisant pour ensuite gérer leur patrimoine sont particulièrement sensibles à ce point. La notion de coût global sur 25 ans est prise en compte dans leur choix
  • Amélioration de la santé de leurs locataires, la préservation d’exposition au COV et autres polluants, passant avant tout par une filtration et excellent taux de renouvellement d’air au-delà des minimas réglementaires
  • Amélioration du confort d’été, essentiel avec les changements climatiques, et pour des logements parfois occupés par des personnes en situation de grand âge ou invalidité.

Depuis 2015 nous répondons à une demande croissante de ces acteurs HLM, qui retrouvent dans nos produits une grande partie de leurs attentes.

Nilan logements HLM  Villogia – Lille (59) – 10 rénovations HLM pilote Energiesprong (2018)

Mais ce sont aussi des solutions plébiscitées par des promoteurs privés, pour des réalisations de résidence service seniors ou étudiants, et des programmes de logement destinées à la vente.

La clientèle historique de NILAN pour la France, à savoir les maîtres d’ouvrages de maisons individuelles à très hautes performances énergétiques et souvent de conception bioclimatiques, continuent à faire rayonner les produits NILAN des réalisations de qualités exceptionnelles, que ce soit architecturalement ou thermiquement. Ils ont démontré que la limite supérieure pour l’usage de nos produits peut être étonnante, jusqu’à 220 m² pour les projets les plus ambitieux et performants.

Nilan chauffage logement bioclimatique Exemple de nos plus belles applications « grande taille » en logement bioclimatique et passif, secteur résidentiel depuis plus de 15 ans en France

NILAN

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