[Dossier RE2020] #25 Solutions électriques pour des bâtiments durables et responsables

Rédigé par

Nathalie Mougeot

Responsable développement des pôles immobiliers - Direction Commerce Marché d'affaires

11844 Dernière modification le 02/07/2020 - 16:45
[Dossier RE2020] #25 Solutions électriques pour des bâtiments durables et responsables

La réglementation environnementale (RE) 2020 régira les performances environnementales des bâtiments neufs à partir de l’été 2021. Diminuer l’impact carbone des bâtiments, poursuivre l’amélioration de leur performance énergétique et en garantir la fraîcheur pendant les étés caniculaires sont les trois grands objectifs de cette nouvelle réglementation en discussion.

Elle devra pour cela favoriser un bâti performant utilisant des équipements et des matériaux émettant peu de gaz à effet de serre, et le recours aux énergies décarbonées comme l’électricité, le bois et les réseaux de chaleur alimentés par des énergies renouvelables.

Pour certaines typologies de bâtiments, tels que les logements collectifs, le recours à des énergies fossiles est actuellement majoritaire. Pourtant, utiliser l’électricité pour le chauffage et l’eau chaude sanitaire (ECS) permet de s’assurer d’une exploitation faible en émissions de CO2. Plusieurs solutions électriques éprouvées existent pour chauffer ou rafraîchir les logements, quelle que soit la configuration du bâtiment à construire.

Chauffage : un panel d’équipements électriques qui allie performance et confort

L’offre d’équipements électriques pour se chauffer ou produire de l’eau chaude sanitaire déjà large, continue de s’enrichir de solutions innovantes. Le choix d’un système dépend des contraintes du maître d’ouvrage, de la localisation de l’architecture du bâtiment ainsi que des facteurs économiques et des attentes des futurs usagers.

Les émetteurs Smart Joule

Performante et très compétitive financièrement en logement collectif neuf, cette solution présente de nombreux avantages : coûts d’investissement limités, confort thermique et contrôle de la température pièce par pièce, maximisation des économies d’énergie, programmation et automatisation des réglages, suivi des consommations, pilotage à distance si version connectée et aucune maintenance à prévoir. De plus, le Smart Joule permet des économies d’énergie grâce à un thermostat performant, et à plusieurs fonctions intelligentes comme la détection d’ouverture et de fermeture de fenêtres, la détection d’occupation du logement, l’indication des consommations d’énergie, la programmation temporelle, l’auto apprentissage permettant l’optimisation de la gestion du chauffage, etc. Ainsi, les gains pour un logement équipé d’un écosystème Smart Joule avec fonctions avancées sont estimés selon l’Ademe à près de 16% par rapport à d’anciens convecteurs. Ce type de chauffage s’accompagnera d’un Bbio du bâtiment extrêmement performant.

Le critère Bbio valorise l’optimisation de l’orientation des ouvrants, de la perméabilité à l’air, de l’isolation thermique et des apports gratuits. Quel que soit le système énergétique mis en place, l’obtention d’un Bbio performant sera un préalable et nécessitera, dès la conception du bâtiment, une mobilisation forte des acteurs (promoteurs, architecte, BET…) afin de réduire les besoins de chauffage grâce à un bâti performant.

La pompe à Chaleur (PAC) air/air mono ou multi split

Emblématiques de la notion d’énergie renouvelable, les PAC récupèrent les calories d’un milieu extérieur (sol, eau, air) pour fournir de la chaleur et/ou du froid au milieu ambiant. La PAC air/air mono ou multi split est composée d’une unité extérieure pouvant être installée en toiture-terrasse, au sol ou sur balcon et d’une unité intérieure. Elle récupère les calories présentes dans l’air extérieur et les diffuse dans l’air ambiant du logement. Différents types d’émetteurs peuvent lui être associés tels qu’une unité intérieure murale, une console au sol ou une unité gainable en faux-plafond avec distribution d’air par un plénum. Les PAC air/air adaptées au résidentiel doivent respecter un coefficient de performance saisonnier minimal (SCOP pour l’hiver, SEER pour l’été) respectivement de 3,42 et de 3,87 si le Pouvoir de Réchauffement Planétaire (PRP) du fluide frigorigène qu’elles utilisent est inférieur à 150 et de respectivement de 3,8 et 4,63 si le PRP est supérieur à 150.

Ce SCOP étant assimilable à un rendement, ces PAC restituent entre 3 et 5 fois plus d’énergie qu’elles n’en consomment, un avantage très intéressant pour la facture énergétique des utilisateurs.

La PAC air/eau collective

Moyenne ou haute température, la PAC, qu’elle soit uniquement dédiée au chauffage ou double usage (chauffage et production d’ECS), doit être dimensionnée au plus juste et fonctionner au niveau de température adéquat pour de meilleures performances. Elle récupère les calories sur l’air extérieur et les diffuse dans une boucle d’eau. Elle peut ainsi être associée à un plancher chauffant, des radiateurs à eau ou encore des ventilo-convecteurs. La directive EcoDesign fixe un SCOP minimal pour ces PAC air/eau d’une puissance inférieure à 400 kW de 3,2 pour les PAC dites « basse température » (départ d’eau < 35°C) et 2,825 pour celles fonctionnant à moyenne ou haute température.

Quelques combinaisons performantes d’équipements pour le chauffage des logements en collectif

Il peut être intéressant de combiner des appareils de chauffage électrique pour des raisons d’usages, de confort ou de coût d’investissement.

La PAC air/air monosplit et émetteurs Joule

Combiner une PAC individuelle de type monosplit pour les pièces à vivre avec de panneaux rayonnants pour les autres pièces et un sèche-serviette pour la salle de bain permet aux résidents de profiter des avantages d’un système thermodynamique pour le chauffage ou le rafraîchissement et de la souplesse des appareils Joule pour les chambres à occupation nocturne. La présence de l’unité extérieure pour les PAC nécessite l’existence d’espaces au sol, d’un balcon, d’une terrasse ou d’un toit terrasse.

La PAC air/air monosplit centralisée sur plénum et émetteurs Joule

La PAC est associée à un radiateur électrique pour la cuisine et à un sèche-serviettes pour la salle de bain. Elle reprend le principe du monosplit, mais l’unité intérieure, plus puissante, propulse l’air dans un faux-plafond créé dans l’entrée et le couloir et faisant office de plénum de distribution d’air. L’air est ensuite diffusé par des grilles de soufflage réglables dans le séjour et dans les chambres permettant de gérer le confort pièce par pièce. Les mêmes contraintes d’intégration de l’unité extérieure sont à prendre en compte.

 

Figure 1 : PAC air/air monosplit centralisé sur plénum

Eau chaude sanitaire : des équipements électriques sobres et innovants

Le chauffe-Eau Thermodynamique (CET) individuel

Parfaitement adapté aux constructions neuves, ce chauffe-eau peut récupérer les calories sur l’air extrait au niveau de la ventilation du logement ou sur l’air extérieur à partir d’une unité extérieure installée au sol, en toiture terrasse ou sur balcon. Il existe également des systèmes monoblocs qui puisent les calories extérieures à travers un conduit individuel type ventouse ou collectif vertical type 3CE, pour éviter la pose d’unités extérieures.

Le CET Collectif

Installée en local technique (pied d’immeuble ou toiture terrasse), il s’agit d’une PAC air/eau dédiée à la production d’ECS collective. Il existe sur le marché des produits innovants techniquement (compresseurs innovants, fluides frigorigènes au PRP très faible avec le CO2 ou le propane) affichant des coefficients de performance (COP) supérieurs à 3,5. Ils permettent d’atteindre des niveaux de température requis pour la production d’ECS.

La PAC aérosolaire centralisée

Installés en toiture, les panneaux solaires thermiques, contenant de l’eau glycolée, captent les calories apportées par le flux solaire et l’air ambiant. L’eau glycolée chargée en calories, est envoyée vers une PAC afin de produire l’ECS. L’ensemble permet de produire en continu, jour et nuit, de grandes quantités d’eau chaude qui sont stockées dans des ballons. Ce système nécessite un local technique. Il présente un COP variant entre 2,5 et 3.

Figure 2 : Schéma de fonctionnement d'une PAC aérosolaire et capteurs (exemple système Héliopac ou Giordano)

Les assemblages de référence équipements / bâti

Les équipements de chauffage et d’ECS électriques ne nécessitent pas les mêmes niveaux de bâti  pour atteindre une performance énergétique donnée. Le tableau ci-dessous donne des ordres de grandeur de Bbio, par assemblage et par zone climatique, nécessaire à l’atteinte des exigences de la RT 2012.

Les solutions PAC permettent une réponse adaptée quelle que soit la zone climatique un bâti standard actuel. En revanche, l’installation d’un chauffage par émetteurs électriques nécessitera une isolation renforcée pour obtenir un bâti plus performant mais sera moins onéreuse sur les équipements.

Tableau 1 : Niveau d'isolation en fonction de la solution chauffage et ECS et de la zone géographique

Programme de logements bas carbone : quelques exemples

Programme « Odyssée» - Groupe Gambetta

 

Programme « Origine » - CISN Promotion immobilière

 

 

Conclusion

Selon le gouvernement, dans la RE2020, « un seuil d’émissions de CO2 pendant la vie du bâtiment sera défini et fixé à un niveau suffisamment ambitieux pour favoriser les énergies les moins carbonées ».

Les retours d’expérience E+C- montrent qu’un faible niveau d’émissions de CO2 pendant la vie du bâtiment constitue un levier très important pour un bâtiment bas carbone.

Avec des niveaux d’émissions des logements performants chauffés à l’électricité de l’ordre de 1 à 2 kg de CO²/m²/an, l’électricité représente une des énergies incontournables dans la construction neuve.

Un article signé Laurent Grignon-Massé (EDF- Direction Stratégie et Développement) et Nathalie Mougeot (EDF - Direction Commerce)

Crédit photo : ©EDF - BETC / FAVELL HEATHER

Consulter l'article précédent :  24# La place des équipements dans le calcul ACV


           

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Ce dossier est composé de contributions des membres de la Fédération CINOV, des adhérents Construction21 et de leurs partenaires. En animant ce dossier, la Fédération CINOV concoure ainsi aux échanges et à la réflexion sur la future réglementation environnementale. Le contenu des articles sont néanmoins publiés sous la seule responsabilité de leurs auteurs.

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