Solution ECS avec récupération sur eaux grises. Analyse énergétique de la production et bouclage ECS

le 30 Octobre 2023

Par Florent CHATA, Responsable technique PAC Facteur 7

Problématique : le meilleur système ECS garantit la performance

C’est bien la problématique, le choix du meilleur système de production ECS doit pouvoir s’appuyer sur la mesure et la garantie de la performance obtenue en termes de consommation énergétique.

L’application de la RE2020 a permis l’émergence d’une multitude de solutions possibles pour le chauffage et la production ECS.

Pour le promoteur comme pour le concepteur, la sélection de la solution la mieux adaptée au contexte est complexe. L’analyse technico-économique est évidemment une des clés de la décision.

Dans ce cadre, la connaissance, la projection et la comparaison des consommations énergétiques annuelles et des efficacités réelles des différents systèmes possibles est essentielle. Une diminution effective de la facture permet aussi de s’assurer de l’adhésion et de la satisfaction de l’usager.

L’outil de supervision qui équipe déjà chacune nos solutions permettent de présenter ci-après notre méthodologie avant de situer le niveau de performance que nous sommes prêts à garantir avec la solution PAC FACTEUR 7, rappelons-le, solution de production d’eau chaude sanitaire collective avec récupération d’énergie sur eaux grises.

recylcer eaux grises

Analyse et savoir-faire de l’industriel

1. Le besoin ECS

La part d’énergie utilisée pour la production ECS est de plus en plus importante dans le besoin énergétique global du bâtiment. La part du chauffage diminue avec des isolations thermiques de plus en plus performantes, la production ECS devient ainsi souvent le plus gros consommateur d’énergie.

L’étude et l’analyse de ce besoin permet une optimisation de la solution de production.

Le profil de puisage présente des pics de consommation dans la journée.

débit puisage

Figure 1 : Consommation ECS (journalière à 58°C) observée pour un bâtiment de 150 logements.

Des variations importantes de cette consommation dans la semaine et pendant les jours fériés sont également à prendre en compte lors des études de conception du système.

consommation ecs

Figure 2 : Variation de la consommation ECS à 58°C pendant l’année

A partir de ce suivi de la consommation ECS et de la température de l’Eau de Ville par notre outil de supervision, il est possible de mettre en évidence une consommation énergétique saisonnière pour la production ECS.

Energie thermique

Figure 3 : Variation de l’énergie thermique à apporter à l’EdV pour produire l’ECS du bâtiment

Le besoin ECS existe toute l’année contrairement au besoin de chauffage.

La consommation d’eau mitigée reste globalement stable (légère inflexion en période estivale) mais le besoin d’Eau Chaude Sanitaire à 60°C est environ deux fois plus important en hiver qu’en été du fait de la température de l’eau de ville.

Volume eaux grises

Figure 4 : Volume d’EG collecté en fonction de la période
 

2. Des pompes à chaleur Eau / Eau pour la production ECS

La récupération de la chaleur fatale des eaux grises passe par l’utilisation de pompes à chaleur Eau /eau spécifiques : les modules B40 V3 constituent le cœur de la solution PAC FACTEUR 7. Le carburant eau grise gratuit est disponible localement, il permet de diviser effectivement la consommation électrique sur l’année par 5.

comparaison énergie thermique énergie électrique

Figure 5 : Consommation électrique du système de production ECS PAC Facteur 7 VS énergie thermique à apporter à l’EdV

Nous pouvons en déduire un taux EnR illustré ci-après de l’ordre de 80%.

proportion enr

Figure 6 : Proportion d’EnR apportée par les Eaux Grises sur la production ECS
 

3. Le bouclage

a) Mesure de la proportion bouclage sur un bâtiment

La consommation énergétique effective pour le poste ECS dépend de l’efficacité des pompes à chaleur pour la production ECS mais aussi de la conception et de la solution retenue pour l’apport d’énergie nécessaire au bouclage.

La consommation au bouclage est généralement plus importante que celle prévue en théorie. La puissance mise en jeu est assez faible mais l’apport d’énergie est continu (24h/24h) et nécessaire toute l’année. Le niveau d’énergie à apporter à la boucle peut même être supérieur à celui de la production ECS en été.

bouclage énergie

Figure 7 : Consommation énergétique de la production ECS VS la boucle

b) Efficacité globale : Production ECS et bouclage

L’intégration d’une petite pompe à chaleur air/eau dans la solution PAC FACTEUR 7 permet d’éviter une dégradation trop importante du niveau de performance obtenue pour la production ECS.

Le niveau de performance global sera d’autant plus élevé que la puissance au niveau de la boucle sera limitée. Dans les bâtiments de conception récente, le poids de la boucle a tendance à diminuer significativement.  En effet dans le cas présenté (figure 6) bâtiment de 150 logements qui date de 2017, nous remarquons que la puissance au bouclage est de l’ordre de 16kW alors que le dernier bâtiment mis en service avec un système PAC Facteur 7 a un besoin de 6-7kW pour 220 logements (soit un besoin au bouclage divisé dans un facteur 3).

4. Efficacité d’une pompe à chaleur Air/eau pour le bouclage

Dans le cadre d’une solution tout électrique, une petite PAC air/eau peut être intégrée au système PAC FACTEUR 7 pour limiter la consommation électrique spécifique du bouclage.

La pompe à chaleur air/eau utilisée pour le bouclage est beaucoup moins efficace que les pompes eau/eau utilisée pour la production ECS. Les mesures effectuées sur notre parc de sites en fonctionnement montrent une efficacité saisonnière importante avec une variation pour le COP compris entre 1,5 en hiver et 2,5 en été. Le COP global moyen et annualisé pondéré par le besoin ECS est de l’ordre de 2.

L’intégration d’une petite PAC air/eau pour le bouclage présente cependant l’avantage de réduire la consommation électrique au bouclage. Elle s’intègre facilement dans la solution globale de production ECS.

L’amortissement de l’investissement supplémentaire est généralement de l’ordre de 6 ans.

5. Conclusion : récupérer l’énergie le plus possible !

La boucle est un consommateur important d’énergie. Une bonne conception et une réalisation soignée permettent de diminuer très significativement sa consommation d’énergie ; tendance qui se constate déjà dans les bâtiments de conception récente.

L’association de pompes à chaleur eau/eau avec une petite PAC air/eau installée judicieusement constitue une solution intéressante et très performante pour le poste Eau Chaude Sanitaire.

  • Le COP moyen annualisé pour la production ECS via les Modules B40 V3 de la solution PAC F7 est de l’ordre de 5.
  • Le COP moyen annualisé d’une Pompe à Chaleur air/eau pour le bouclage est de l’ordre de 2.
  • Le COP global de la solution dépend de la conception et du soin apportée à la réalisation de la boucle. Une boucle idéalement parfaite permettrait de proposer des solutions pour diviser effectivement la consommation d’énergie par 5.
  • Pour un bâtiment de conception moderne comprenant une boucle optimisée, une solution intégrant un système de production ECS basé sur des Pompes à Chaleur Eau/Eau associé à une petite PAC Air/eau pour le bouclage permet de mesurer un COP Global annuel effectif compris entre 4 et 4,5.

La solution PAC FACTEUR 7 offre une des possibilités particulièrement intéressantes d’économies d’énergie et financière dès lors que le besoin ECS devient le poste le plus consommateur d’énergie du bâtiment.

SOLARONICS ECS s’engage sur les niveaux de performance et de coûts (consommation et maintenance) réels en fonction du contexte global de chaque projet !

La solution produit : PAC facteur 7 pour l’ECS collective

récupération eaux grises

La solution Pac Facteur 7 est aujourd'hui le dispositif le plus efficient pour produire l’eau chaude sanitaire collective :

  • PAC Facteur 7® est la solution innovante de production d'eau chaude sanitaire (ECS) qui combine la récupération de la chaleur des eaux grises (eaux issues des douches, lave-linges, éviers, ...) et une pompe à chaleur (PAC) de très haute efficacité.
  • PAC Facteur 7® est une solution adaptée aux bâtiments et équipements collectifs, en neuf comme en réhabilitation.

Savez-vous que la solution PAC facteur 7 peut obtenir jusqu'à 80% d'économies réalisées par an sur le poste eau chaude sanitaire ?

PAC Facteur 7 plébiscité sur les colonnes de BATIACTU :
PAC Facteur 7 reçoit le Prix du jury des Trophées start-up 2050 lors de l’édition d’EnerJ-meeting Paris le 31 mars 2022
 

solaronics prix


La solution de récupération d'énergie Pac Facteur 7 a également obtenu le "Prix de l'Industrie Technologique" décerné par UIMM Hauts-de-France, le 24 novembre 2022.
PAC FACTEUR 7

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