Chauffage dans l’habitat individuel multiplier les énergies et les dispositifs de petite puissance, …

Chauffage dans l’habitat individuel multiplier les énergies et les dispositifs de petite puissance, …

Issu de la note publiée par l’Ademe sur les modes de chauffage dans l’habitat individuel qui montre la pertinence de sélectionner un mode de production à partir des énergies renouvelables plutôt que les énergies fossiles pour faire baisser sa facture énergétique, l’article se concentre deux grandes familles de systèmes fournissent du chauffage.

Les systèmes dits «centralisés», constitués de 3 composants :

le générateur qui produit la chaleur à partir d’énergie fossile, d’énergie renouvelable ou d’électricité. Il est piloté par un ou plusieurs appareils de régulation, voire de programmation permettant de régler la température de la pièce à une valeur désirée (température de consigne). La plupart des générateurs assurant également la production d’eau chaude sanitaire (cas des chaudières, de certaines pompes à chaleur, etc.), on parle alors d’appareils double service. La production d’eau chaude sanitaire peut être aussi réalisée indépendamment du chauffage ;

- le système de distribution qui transporte cette énergie via de l’eau ou de l’air depuis le générateur jusqu’à son lieu d’utilisation (réseau de tuyaux, de gaines aérauliques, etc.) ;

- l’émetteur, qui restitue cette chaleur à l’utilisateur (radiateurs, plancher chauffant, ventilo-convecteurs..).

La grande majorité des maisons individuelles en résidence principale en France sont équipées de systèmes centralisés (environ 57%) : chaudières gaz, fioul ou propane (ce sont les maisons équipées du vecteur eau chaude).

Dans les systèmes dits « décentralisés », la chaleur est directement générée et émise sur place. Le système décentralisé le plus répandu en France est le chauffage électrique par effet Joule. Les appareils indépendants au bois sont également des systèmes décentralisés. Près de 42% des maisons individuelles en résidence principale sont équipées de systèmes décentralisés, en très grande majorité sous forme de chauffage électrique par effet Joule.

Performances énergétiques

Les performances énergétiques des systèmes de chauffage sont caractérisées par un rendement, évalué en tenant compte de l’énergie consommée par le générateur par rapport à la quantité de chaleur produite et restituée au bâtiment.

Au-delà de la performance « machine » (le plus souvent mesurée en laboratoire dans des conditions stabilisées), on considère de plus en plus la performance globale de l’installation de chauffage, comprenant également les rendements de distribution (isolation des réseaux), d’émission (type de radiateurs) et de régulation/programmation (programmateur, robinets thermostatiques...). Ainsi, la manière dont est régulée l’installation a une influence importante sur la performance globale des systèmes de chauffage et par conséquent, sur la facture énergétique.

De manière très simplifiée, une comparaison des performances énergétiques des technologies de chauffage peut être réalisée selon deux critères :

- leur efficacité (le rendement sur énergie primaire) ;

- leur taux d’utilisation d’énergie renouvelable (sur énergie finale).

Chauffe-eau et radiateur électriques sont les systèmes les moins performants en termes de rendement sur énergie primaire et ne présentent pas de potentiel d’amélioration de leur rendement. En fonction des technologies de radiateurs (convecteurs, panneaux radiants et à inertie), l’efficacité et le confort de chauffe peuvent toutefois varier.

Parmi les générateurs utilisant des énergies fossiles, la chaudière à condensation est la technologie la plus performante. Son rendement est proche de 100% (PCS) grâce à la récupération de la chaleur des fumées et à la condensation de la vapeur d’eau contenue dans ces gaz de combustion. Il n’y a pas de possibilité d’évolution. Toutefois, sa performance globale et saisonnière est améliorée avec des émetteurs « basse température » (température de retour chauffage plus basse, facilitant la condensation de la chaudière) et avec une régulation en fonction de la température extérieure (« loi d’eau »). Elle peut être facilement couplée à des énergies renouvelables (solaire thermique en particulier), ce qui améliore sa performance globale. L’une des évolutions récente de la chaudière à condensation est la micro- cogénération. La chaudière produit de la chaleur pour le chauffage et/ou l’ECS ainsi que de l’électricité qui peut être autoconsommée directement par le logement ou injectée sur le réseau. Le Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS) représente la chaleur libérée par la combustion. A la différence du Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI), le PCS recouvre la chaleur émise lors de la combustion ainsi que la chaleur issue de la vapeur d’eau produite par cette combustion.

Les générateurs utilisant des énergies renouvelables sont les plus performants. Les systèmes utilisant l’énergie solaire ne peuvent couvrir la totalité des besoins d’eau chaude et de chauffage tout au long de l’année et sont donc couplés à une énergie d’appoint (gaz, électricité, bois).

Majoritairement installées dans les maisons individuelles, les pompes à chaleur, également appelées « systèmes thermodynamiques », sont des systèmes valorisant de l’énergie renouvelable car elles captent l’énergie du sol, de l’eau (PAC géothermiques) ou de l’air (PAC aérothermiques) et la distribuent à une température plus élevée pour assurer les besoins de chauffage. Les Coefficients de Performance (COP) des PAC (mesurés en laboratoire) assurant le chauffage en basse température sont aujourd’hui de l’ordre de 4,5 à 5 (c’est-à-dire que la PAC utilise 1kWh d’électricité en énergie finale pour produire 4,5 kWh de chaleur). Les performances sont a priori meilleures pour les PAC géothermiques (de par la stabilité de la température du sous-sol) que celles des PAC aérothermiques, plus sensibles aux conditions extérieures puisqu’elles puisent leur énergie dans l’air extérieur. Les PAC géothermiques sont ainsi plus adaptées aux zones froides. Le potentiel d’évolution et de diffusion des PAC est important, avec notamment la recherche d’autres sources d’énergie dans le bâtiment (air extrait de la ventilation ou eaux grises par exemple qui bénéficient d’un contenu en chaleur important).

A partir du 26 septembre 2015, les chaudières et pompes à chaleur seront porteurs d’une étiquette énergie qui permettra de noter la performance du générateur et de les comparer entre eux. Les niveaux de puissance et les performances acoustiques seront également indiqués.

Les premiers calculs de positionnement montrent que l'essentiel des chaudières à condensation seront étiquetées en classe A et les PAC en classe A+.

A cette même date, des exigences de performances énergétiques minimales seront également applicables pour les équipements de chauffage, interdisant, de fait, la mise sur le marché des appareils trop peu performants et obligeant ainsi les industriels à faire évoluer leurs produits. A cette date, la principale conséquence est le retrait du marché de la quasi-totalité des chaudières dites "basse température" au profit des chaudières à condensation.

Recommandations :

Dans les bâtiments neufs soumis à la RT2012 : développer des systèmes de petite puissance, multi-usages et multi énergies

La réglementation thermique (RT) 2012 impose une division par 2 à 3 des besoins de chauffage par rapport à la RT 2005. Pour atteindre cet objectif, est notamment exigée une efficacité énergétique minimale du bâti qui rend compte de la qualité de la conception et de l’isolation du bâtiment, indépendamment du système de chauffage.

La RT 2012 n’impose aucune technologie de chauffage. Quelle que soit l’énergie utilisée, l’exigence porte sur le niveau de consommation d’énergie primaire à ne pas dépasser, soit 50 kWh/m2 / an en moyenne pour les usages chauffage, eau chaude, auxiliaires, éclairage et climatisation. Ainsi, tous les systèmes de production de chaleur permettent de répondre à cette exigence à partir du moment où le niveau de consommation d’énergie primaire n’est pas dépassé en cumulant les 4 autres usages.

Dans le neuf, les enjeux sur le chauffage portent surtout sur la baisse des puissances unitaires des générateurs et l’amélioration des capacités de modulation de puissance afin de s’adapter au mieux à des besoins de plus en plus faibles une majeure partie de l’année.

Par ailleurs, dans ce contexte où les besoins de chauffage sont fortement réduits, l’eau chaude sanitaire devient souvent le premier poste de consommation. Il convient donc de développer des technologies pouvant répondre à plusieurs usages (des appareils multifonctions) et qui optimisent leurs consommations en les mutualisant (ECS, ventilation et auxiliaires notamment). De plus, afin de diversifier les sources d’énergie et de limiter la thermo-sensibilité du réseau électrique national, des systèmes utilisant plusieurs énergies (systèmes hybrides ou bi-énergie) compatibles avec des réseaux intelligents doivent se diffuser plus largement sur le marché et pour cela offrir des coûts de fabrication et d’installation compétitifs.

Dans l’existant : privilégier les équipements performants, modulables et multi énergies

Les maisons individuelles achevées avant 1949 sont une cible à privilégier en termes d’économies d’énergie : elles consomment au total près de 115 TWh d’énergie finale pour le chauffage et l’ECS, soit environ 48% des consommations d’énergie finale des maisons individuelles alors qu’elles ne représentent que 38% de ce parc.

Pour ces maisons, l’amélioration de la performance énergétique de l’habitat passe par des travaux conséquents associant l’isolation de l’enveloppe du bâtiment et le remplacement des équipements anciens par des équipements de chauffage et de production d’ECS plus performants en termes énergétiques mais aussi environnementaux (en termes d’émissions de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques notamment).

Dans ces logements où les besoins en chauffage sont importants, les énergies renouvelables pour le chauffage (PAC et appareils de chauffage au bois performants) sont intéressantes d’un point de vue économique car l’investissement initial sur l’équipement est amorti sur sa durée de vie par les gains sur la facture énergétique. En revanche, dès que les besoins de chauffage diminuent fortement (lors d’une rénovation par exemple), le coût de l’équipement pèse plus lourd sur le coût global du système, ce qui peut handicaper les systèmes à énergie renouvelable comme les PAC, dont les coûts d’installation sont encore très élevés.

L’enjeu dans l’existant est donc de développer des systèmes pouvant être modulés pour s’adapter à une diminution des besoins de chauffage du bâtiment dans le cadre d’une démarche de rénovation progressive (par exemple, lorsqu’il est indispensable de remplacer la chaudière alors que les travaux d’isolation de l’enveloppe n’ont pas encore pu être réalisés). Les travaux de R&D doivent donc porter en priorité sur de tels systèmes, adaptés à l’existant.

Par ailleurs, les filières des énergies renouvelables et en particulier celle des PAC doivent travailler sur une baisse des coûts de production (réduction des puissances des générateurs, matériaux à plus bas coût, etc.).

Enfin, la micro-cogénération est une solution à encourager notamment dans les régions soumises à des difficultés d’approvisionnement électrique comme la Bretagne ou PACA. Elle présente, en effet, un intérêt en période de consommation électrique de pointe : elle injecte l’électricité sur le réseau au moment où il en a le plus besoin, en période de grand froid ou bien elle permet de diminuer l’appel de puissance sur le réseau en réduisant la consommation d’électricité du logement.