Cette étude est une première réponse à la question de l'efficacité du générateur en 2021, en attendant les résultats du moteur de calcul RE 2020 lors de la simulation.

Le principe est de calculer les performances des différentes solutions de chaleur renouvelable, en particulier la solutions de pompes à chaleur, avec les paramètres du moteur actuel de l'expérience E + C-, puis corriger les résultats en tenant compte du nouveau pacte pour l'électricité en énergie et en carbone du future réglementation environnementale RE 2020 : un coefficient d'énergie primaire (CEP) abaissé de 2,58 à 2,3 et une réduction des émissions de carbone par 180 à 79 g C02 / kWh.

Cette étude a été réalisée et présentée par Valérie Laplagne, responsable technique de la chaleur renouvelable chez UNICLIMA, lors de la 5ème Journée de la pompe à chaleur le 10 mars 2020.

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.

Pompe à chaleur à double service dans une maison individuelle neuve

La maison individuelle

6 Les solutions Energies Renouvelables sont testées avec, comme standard de construction, une maison Bbio -24%, dans la zone médiane H2b.

1. Chaudière gaz + chauffe-eau solaire individuel (option CESI 2 m²),
2. Chaudière à gaz + chauffe-eau thermodynamique (CET),
3. Pompe à chaleur air / air + EJ + CET + Photovoltaïque 1,5 m²,
4. Poêle à bois + EJ + CET,
5. Pompe à chaleur double service air / eau (DS)
6. Chaudière hybride

EJ = effet Joule
CET = chauffe-eau thermodynamique
PAC = pompe à chaleur
DS = Double Service (chauffage et eau chaude sanitaire)

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 prenant en compte l'indicateur réglementaire RE 2020, en cours de test (2,3).

L'observation : Avec la valeur 2,58, les solutions passent le niveau Energy 2 sauf la solution PAC air-air à effet Joule qui nécessiterait donc un châssis 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 une maison individuelle 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 prévus par la réglementation environnementale RE 2020.

Résultat : Si le changement de niveau n'a quasiment pas d'impact sur les solutions gaz, il entraîne en revanche 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 à gaz et réduite à -9% pour la solution à effet Joule et à -6% pour la pompe à chaleur double service.

"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 (profil environnemental du produit) dans les maisons individuelles (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 de pompe à chaleur Double Service, la différence entre le calcul du forfait pour le lot HVAC et le calcul détaillé avec PEP (profil environnemental du produit) pour les composants du lot HVAC (-17%). Il souligne à nouveau l'importance de prescrire des produits ou des systèmes avec des données environnementales.

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Logement collectif

Valérie Laplagne a fait 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 médiane H2b et plusieurs variantes à énergie renouvelable: chaudière collective à gaz + solaire thermique, collectif gaz + collectif CET, chaudière à granulés collective, pompe à chaleur géothermique Double Service collective, pompe à chaleur air / air + EJ + CET (Bbio renforcé -40%) et réseau de chaleur 70% énergies renouvelables.

Impact énergétique

Sur le graphique n ° 6: en rose clair, la performance avec le facteur énergétique actuel (2,58) et en rose foncé, la performance avec le facteur CEP électricité prévu 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 des maisons individuelles: environ 15% de gaz collectif + solaire thermique (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 à double service sur la nappe phréatique (-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 le bilan carbone opérationnel pour promouvoir la chaleur renouvelable, nous trouverons toutes les solutions d'énergies renouvelables sauf celle du gaz avec une comparaison des systèmes à effet Joule + CET individuels sur l'air extrait et les pompes à chaleur géothermiques à double service, 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.

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Les solutions de pompes à chaleur resteront très efficaces avec 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 de pompes à chaleur resteront très bien positionnées, en énergie ou en carbone, et tant mieux si on peut les utiliser données environnementales des 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.

Caractérisation des sources de chaleur en termes de performance climatique en fonction du niveau de chaleur renouvelable.

Dans son discours qui a précédé celui de Valérie Laplagne, Emmanuel Acchiardi, directeur adjoint de la qualité et du développement durable dans la construction, a présenté ce schéma. Il résume bien le positionnement des systèmes de chauffage en termes d'impact carbone, à la suite notamment des expériences E + C-, et confirme les résultats de l'étude UNICLIMA.

La chaleur renouvelable, qui est l'un des enjeux majeurs de la programmation énergétique pluriannuelle (EPI) est l'un des facteurs testés dans le cadre des simulations RE 2020 pour atteindre l'objectif de neutralité carbone. Au contraire, ce rapport sera un objectif de moyens et, derrière ces tests et les choix qui seront faits, nous devons mener un débat sur la manière dont les acteurs de l'immeuble pourront saisir le sujet.

SOURCES ET LIENS