Etude UNICLIMA : Energie et Carbone : les solutions chaleur renouvelable face à la future RE 2020
Le principe est de calculer les performances des différentes solutions de chaleur renouvelable avec les paramètres du moteur actuel de l'expérience E + C-, puis de corriger les résultats en tenant compte de la nouvelle commande d'électricité en énergie et carbone du futur environnemental réglementation: un coefficient d'énergie primaire (CEP) abaissé de 2,58 à 2,3 et les émissions de carbone réduites de 180 à 79 g C02 / kWh.
La comparaison, réalisée sur deux marchés clés – maisons individuelles et logements collectifs -, compare l'efficacité énergétique-carbone de plusieurs types d'équipements. A noter que le ratio de chaleur renouvelable (RCR) est réduit aux usages immobiliers et ne prend pas en compte l'énergie des usages mobilier.
(1) Uniclima regroupe 86 fabricants ou groupes, 330 sites dont 75 usines, 41 départements R&D, 21 400 emplois directs pour un chiffre d'affaires de 6,6 milliards d'euros, dont 1,8 à l'export, avec une forte représentation du marché: Chaudières gaz et fioul ≈ 98% , Pompes à chaleur ≈ 95%, Climatisation ≈ 92%, Ventilation et traitement de l'air ≈ 80%, Équipement solaire ≈ 80%, Radiateurs à eau ≈ 70%, Filtration ≈ 60%, Chaudières à bois ≈ 35%.
La maison individuelle
6 solutions d'énergies renouvelables sont testées avec, comme norme de construction, une maison BBIO -24%, dans la zone médiane H2b.
– Chaudière gaz + chauffe-eau solaire individuel (option CESI 2 m²),
– Chaudière à gaz + chauffe-eau thermodynamique (CET),
– pompe à chaleur air / air + EJ + CET + photovoltaïque 1,5 m²,
– Poêle à bois + EJ + CET,
– Pompe à chaleur double service air / eau (DS)
– Chaudière hybride
Impact énergétique
Sur le graphique n ° 1, la ligne bleue horizontale représente le niveau d'énergie 2 de l'expérience E + C -.
Chaque barre verticale représente une variante de solution
La partie rose clair indique la performance avec le facteur énergétique de l'électricité actuelle (2,58)
La partie rose foncé estime la performance en tenant compte de l'indicateur RE 2020, en cours de test (2,3).
Le constat: Avec la valeur 2,58, les solutions passent le niveau Energie 2 sauf la solution PAC air / air à effet Joule qui nécessiterait donc un cadre plus exigeant en terme d'isolation. En revanche, avec une valeur de 2,3, la solution à effet Joule passe sans autre effort sur l'enveloppe. Si l'on veut garder l'équilibre de ses solutions, il faut donc renforcer le seuil du rapport factoriel 2,3 / 2,58, soit –11% comme indiqué par la ligne rouge sur le graphique n ° 2. Noter le vert la ligne de ce graphique indique le rapport de chaleur renouvelable qui varie, selon les solutions, de 20% à près de 50%.

Impact carbone
Le graphique n ° 3 présente les calculs de l'impact carbone en fonctionnement, toujours pour un MI en zone médiane et avec les mêmes solutions. Les barres bleues indiquent les facteurs C02 actuels pour l'électricité et les barres rose foncé les nouveaux facteurs d'émission envisagés par RE 2020. Résultat? Si le changement de niveau n'a quasiment pas d'impact sur les solutions gaz, il se traduit en revanche par un changement significatif des impacts de -37% sur la solution à effet joule et de -27% avec la pompe à chaleur double service (DS).
Le graphique 4 montre l'impact sur le carbone Conseil Chauffage de la maison qui est plus mesuré. Elle est quasi nulle pour les chaudières gaz et réduite à -9% pour la solution à effet Joule et à -6% pour le PAC DS.
«Si nous voulions, ce qui sera probablement proposé lors de la concertation, mettre une exigence carbone à la place de la chaleur renouvelable, un problème se poserait, prévient Valérie Laplagne. Certaines solutions renouvelables auront du mal à passer avec probablement pour conséquence une part importante donnée à la solution avec Joule Effect qui se positionne mieux sur le plan économique. "

Impact carbone avec PEP en MI
Le graphique 5 montre les variantes avec un calcul forfaitaire du lot HVAC – une possibilité donnée en l'absence de déclaration environnementale par équipement (PEP), par un calcul plus détaillé prenant les données environnementales précises de tous les composants du lot HVAC). Le graphique de droite montre, pour la variante PAC Double Service, la différence entre le calcul forfaitaire pour le lot CVC et le calcul détaillé avec PEP pour les composants du lot CVC (-17%). Il souligne à nouveau l'importance de prescrire des produits ou des systèmes avec des données environnementales.

Logement collectif
Valérie Laplagne a effectué les mêmes calculs pour les immeubles d'habitation sur le même principe et sur la même base: un châssis BBIO max -24% dans la zone moyenne H2b et plusieurs variantes à énergie renouvelable: Chaudière Gaz collectif + solaire thermique, Gaz collectif + Collectif CET , chaudière à granulés collective, pompe à chaleur géothermique collective DS, pompe à chaleur air / air + EJ + CET (BBIO renforcé -40%) et réseau d'énergie renouvelable à 70%.
Impact énergétique
Sur le graphique n ° 6: en rose pâle, les performances avec le facteur énergétique actuel (2,58) et en rose foncé, les performances avec le facteur CEP électricité prévues pour RE 2020 (2,3). Tous les systèmes passent le niveau d'énergie 2. Le graphique n ° 7 souligne que sur la partie énergies renouvelables (ligne verte), les ratios atteints sont inférieurs à ceux de l'IM: environ 15% (Gaz collectif + Th solaire (1 m² par logement) à près de 70 % (chaudière à granulés collective). «Il existe donc un risque que la solution à effet Joule domine aux dépens des autres solutions de chaleur renouvelable», explique Valérie Laplagne. C'est pourquoi, il faut renforcer le seuil d'un ratio 2,3 / 2,58, soit -11%, comme le montre la ligne rouge sur le graphique n ° 7. "

Impact carbone
Graphique n ° 8. Le même exercice de comparaison de carbone – en bleu E + C – facteurs d'émission, en rose foncé, facteurs d'émission du projet RE 2020 – souligne aussi et logiquement très peu de changement pour les solutions individuelles de gaz (-0, 95%) et collective (-1,54%).
En revanche, l'impact est significatif pour les systèmes électriques à effet Joule (-41%) et les pompes à chaleur géothermiques mixtes eau souterraine / eau (-24%), qui sont déjà beaucoup plus efficaces. (graphique n ° 9).
Graphique n ° 9. Si l'on considère le carbone Conseil Chauffage – construction et exploitation – les impacts sont moindres: solution gaz individuelle (-0,95%) et collective (-1,54%), solution électrique à effet Joule (-14%) et chaleur géothermique pompe double service (-5%). «La conclusion est identique à la maison individuelle, précise Valérie Laplagne. Si nous voulons utiliser l'empreinte carbone opérationnelle pour promouvoir la chaleur renouvelable, nous trouverons toutes les solutions d'énergies renouvelables sauf celle du gaz avec une comparaison des différents systèmes Joule Effect + CET sur l'air extrait et la géothermie PAC DS, mais avec un avantage économique pour la solution avec effet Joule. "
Impact carbone avec PEP
Le même travail est effectué avec un calcul plus détaillé grâce au PEP complet du lot HVAC disponible pour une pompe à chaleur géothermique collective. Sur le graphique de droite, les résultats donnent un gain Conseil Chauffage d'émissions de carbone de -12%. Là encore, le choix des systèmes et composants bénéficiant de feuilles PEP sera privilégié.
Les solutions CAP resteront très efficaces après RE 2020
«En résumé, cette étude montre que si la modification des facteurs d’énergie primaire et d’émission de carbone envisagée s’applique enfin au futur règlement environnemental 2020, les solutions PAC resteront très bien positionnées, en énergie ou en carbone, et d’autant mieux si nous pouvons utiliser les données environnementales du PEP, conclut Valérie Laplagne. Cependant, il convient d'adapter le seuil de consommation d'un ratio 2; 3 / 2.58 si nous voulons garder les équilibres des solutions techniques et ne pas remplacer l'exigence de chaleur renouvelable par celle du Carbone en fonctionnement, si nous voulons permettre à toutes les solutions d'être déployées dans des logements collectifs "
Notez que l'étude se concentre sur les solutions de chauffage renouvelable les plus courantes dans les maisons individuelles et les logements collectifs. Il tient donc peu compte des systèmes d'énergie solaire thermique et photovoltaïque renouvelables. Il s'agit d'une première approche et Uniclima devrait achever et enrichir son étude.
Les solutions CAP resteront très efficaces après RE 2020
«En résumé, cette étude montre que si la modification des facteurs d’énergie primaire et d’émission de carbone envisagée s’applique enfin au futur règlement environnemental 2020, les solutions PAC resteront très bien positionnées, en énergie ou en carbone, et d’autant mieux si nous pouvons utiliser les données environnementales du PEP, conclut Valérie Laplagne. Cependant, il convient d'adapter le seuil de consommation d'un ratio 2; 3 / 2.58 si nous voulons garder les équilibres des solutions techniques et ne pas remplacer l'exigence de chaleur renouvelable par celle du Carbone en fonctionnement, si nous voulons permettre à toutes les solutions d'être déployées dans des logements collectifs "
Notez que l'étude se concentre sur les solutions de chauffage renouvelable les plus courantes dans les maisons individuelles et les logements collectifs. Il tient donc peu compte des systèmes d'énergie solaire thermique et photovoltaïque renouvelables. Il s'agit d'une première approche et Uniclima devrait achever et enrichir son étude.
Les solutions CAP resteront très efficaces après RE 2020
«En résumé, cette étude montre que si la modification des facteurs d’énergie primaire et d’émission de carbone envisagée s’applique enfin au futur règlement environnemental 2020, les solutions PAC resteront très bien positionnées, en énergie ou en carbone, et d’autant mieux si nous pouvons utiliser les données environnementales du PEP, conclut Valérie Laplagne. Cependant, il convient d'adapter le seuil de consommation d'un ratio 2; 3 / 2.58 si nous voulons garder les équilibres des solutions techniques et ne pas remplacer l'exigence de chaleur renouvelable par celle du Carbone en fonctionnement, si nous voulons permettre à toutes les solutions d'être déployées dans des logements collectifs "
Notez que l'étude se concentre sur les solutions de chauffage renouvelable les plus courantes dans les maisons individuelles et les logements collectifs. Il tient donc peu compte des systèmes d'énergie solaire thermique et photovoltaïque renouvelables. Il s'agit d'une première approche et Uniclima devrait achever et enrichir son étude.
source:, https://www.cahiers-techniques-batiment.fr/article/etude-uniclima-energie-et-carbone-les-solutions-chaleur-renouvelable-face-a-la-future-re-2020.44291

