3b. Choisir le système de production

Pour la vue d'ensemble des dispositifs, les arguments de choix durable (environnementaux, économiques, socio-culturels),... liés à la production et au stockage de chauffage et d'eau chaude sanitaire

> Dossier | Optimiser la production et le stockage pour le chauffage et l'eau chaude sanitaire

Typologie du bâtiment

Le tableau suivant guide le lecteur vers la ou les technologies à considérer selon la configuration du bâtiment : immeuble de moins ou de plus de 10 logements, tertiaire ; rénovation uniquement de la chaufferie ou rénovation de la chaufferie et de l'enveloppe.

Type de production de chaleur

Rénovation d'une chaufferie existante

Immeuble neuf ou rénovation lourde

<10 lgts

>10 lgts

Tertiaire

<10 lgts

>10 lgts

Tertiaire

Cogénération

✓️? ✓️ € ?

Microcogen domestique

(1-2kWe , ~14 kWth)

✓️ € ✓️ € ✓️ € ? ✓️ €

Chaudière condensation pellets

Pompes à chaleur électrique air/eau

✓️✓️✓️

Pompes à chaleur électrique geothermie

??? ✓️ € ✓️ € ✓️ €

Pompe à chaleur au gaz

???✓️✓️✓️

Chaudière à condensation au gaz

✓️✓️✓️✓️✓️✓️

Chauffe-eau solaire

✓️ € ✓️ € ? ✓️ € ✓️ € ?

Chauffe-eau instantané au gaz

✓️✓️✓️(si douches)✓️✓️✓️(si douches)

Chauffe-eau instantané électrique

(si puisage faible et géographiquement isolé)(si puisage faible et géographiquement isolé)
« lgts » logements
✓️investissement recommandé
✓️€investissement recommandé mais dont la rentabilité est à vérifier
? investissement à considérer
investissement non recommandé

Accessibilité de la source d'énergie en milieu urbain ?

Dans chaque situation, il sera nécessaire de déterminer les sources d'énergie renouvelable dont l'on dispose.

Chauffage

Cogénération

Vérifier s'il est possible de se raccorder au gaz ou s'il est possible de stocker du diesel (technique moins courante). Si l'on veut installer une cogénération biomasse, une possibilité de stockage de l'huile végétale est nécessaire. D'autres combustibles peuvent être utilisés (plus d'informations à ce sujet se trouve dans le dossier Intégrer des systèmes de production d'électricité renouvelable.

Une alimentation en combustible est nécessaire, ainsi qu'un raccordement à un réseau électrique (servant avec une chaudière à condensation à alimenter les ventilateurs, le dispositif d'allumage, etc.). Dans le cas d'une micro-cogen, ce raccordement est légèrement plus complexe puisqu'il sert également à produire de l'électricité. Tout comme les éoliennes ou les panneaux PV, les micro-cogens pour appartements, maisons ou bureaux sont des chaudières décentralisées reliées au réseau.

Chaudière condensation pellets

La production de la biomasse peut se faire localement dans une dizaine de fabriques en Belgique dont la majorité en Wallonie (contrairement aux combustibles fossiles provenant principalement de Russie et du Moyen-Orient). On peut de cette manière éviter les transports sur de longues distances, le gaspillage d'énergie et l'augmentation des coûts. L'utilisation de la biomasse produite localement réduit notre dépendance vis-à-vis de pays extérieurs pour l'approvisionnement en énergie et améliore notre sécurité d'approvisionnement. Les activités de production, de collecte, de conditionnement, de transport et de vente de la biomasse maintiennent et créent de nombreuses activités et emplois directs et indirects dans notre pays, principalement en zones rurales. Cependant, il est toujours nécessaire de vérifier l'origine (localisation, déchets de bois ou non,…) de la biomasse. L'origine est un paramètre très important.

Cependant pour l'usage de pellets il est nécessaire de prévoir un volume de stockage suffisant, accessible par un camion souffleur et adapté aux besoins (30 m³ pour une chaudière de 60 kW ou 7 à 8 m³ pour une maison individuelle).

PAC

Pour une pompe à chaleur géothermique, il est nécessaire de vérifier que l'on dispose d'une surface de terrain disponible pour l'installation des capteurs enterrés en nappes (pour un logement bien isolé, environ 1,5 à 2 fois la surface chauffer, plus si le bâtiment est mal isolé, moins s'il est très bien isolé) ou que l'on peut forer des puits pour les sondes.

Pour les pompes à chaleur dont la source froide est soit une nappe phréatique soit de l'eau de surface, elles doivent bien évidemment se trouver à proximité du bâtiment à chauffer. Les eaux de surface doivent offrir un débit d'eau en quantité suffisante et pouvoir le conserver.

Les pompes à chaleur aérothermiques utilisant l'air extérieur sont bien évidemment utilisables en milieu urbain. Dans certains cas, l'ensemble de la PAC se trouvera à l'extérieur. De ce fait, elles ne seront tolérables que si elles ne causent pas de gène au voisinage (bruit) et ont un dégagement suffisant autour d'elles (pour permettre un bon fonctionnement de l'évaporateur).

Chaudière condensation gaz - Aérotherme à condensation

Vérifier s'il est possible de se raccorder au gaz. Il est à noter que 80% des habitations sont connectées au réseau de gaz (source : rapport technique – Bâtiments exemplaires – septembre 2010). Cependant, n'oublions pas que le gaz n'est pas extrait du sol belge.

Batterie de chauffe électrique

Vérifier s'il est possible de se raccorder au réseau électrique

Eau chaude sanitaire

Chauffe-eau solaire

Surface de toit adéquate en orientation et en superficie en tenant compte de la présence importante d'ombres portées qui sont dues aux immeubles voisins à grande hauteur, …, encombrement en chaufferie, …

Accumulateur gaz - Chauffe-eau instantané gaz

Vérifier s'il est possible de se raccorder au gaz

Accumulateur électrique

Vérifier s'il est possible de se raccorder au réseau électrique

Quel système de production pour quelle utilité?

Systèmes de production

Combiné

Chauffage

Eau chaude sanitaire

Cogénération

✓️✓️

Chaudière condensation pellets

Pompe à chaleur sol-eau

✓️

Chaudière condensation gaz

✓️✓️✓️

Aérotherme à condensation

✓️

Résistance électrique

✓️

Chauffe-eau solaire

✓️✓️

Accumulateur gaz

✓️

Chauffe-eau instantané

✓️

Accumulateur électrique

✓️

Rendements de différents systèmes de production

Dans le tableau qui suit, les chiffres de rendement saisonnier que propose le VITO (Vlaamse Technologisch Onderzoek) dans le cadre d'un diagnostic d'une installation domestique (programme SAVE BELAS) permettent de mesurer l'impact du stockage ou non de l'eau chaude sanitaire. On observe que :

Rendement de la production et du stockage de l'ECS selon l'apaisseur de l'isolation du ballon.

Rendement

Epaisseur d'isolant du ballon

2,5 cm

5 cm

10 cm

Ballon combiné à une chaudière (1 enveloppe commune)

Ancienne chaudière à T° constante

46 %

52 %

56 %

nouvelle chaudière à T° constante

61 %

69 %

74 %

nouvelle chaudière à T° glissante

69 %

78 %

83 %

Ballon combiné à une chaudière (2 enveloppes distinctes)

Ancienne chaudière à T° constante

41 %

48 %

54 %

nouvelle chaudière à T° constante

54 %

64 %

72 %

nouvelle chaudière à T° glissante

61 %

72 %

81 %

Instantané gaz (combiné ou non avec le chauffage) avec allumage électronique

90 %

90 %

90 %

Accumulateur gaz

69 %

78 %

83 %

Accumulateur électrique

76 %

(29% en énergie primaire)

78 %

(33% en énergie primaire)

93 %

(35% en énergie primaire)

(Calcul réalisé sur base des hypothèses suivantes : demande annuelle d'ECS : 43 litres/pers.jour à 40°C pour une famille de 4 personnes, volume de stockage éventuel de 150 litres et rendement moyen de la production d'électricité en Belgique : 0,38)

  • Le choix d'une production instantanée, combinée ou pas avec une chaudière gaz pour le chauffage offre le meilleur rendement (90 %) grâce à l'absence des déperditions dues au stockage.
  • Les accumulateurs gaz donnent de moins bonnes performances que les systèmes instantanés de par la présence de déperditions de stockage (69 à 83 %).
  • Le choix d'un ballon de stockage combiné avec une chaudière donne un rendement compris entre 41 et 83 %. Le meilleur rendement étant atteint pour la combinaison d'une nouvelle chaudière avec un ballon de stockage partageant la même enveloppe bien isolée (10 cm) et régulant par température glissante (température de l'eau de chauffage régulée en fonction de la température extérieure pour le chauffage).

Confort d'utilisation 

Chauffage

Cogénération

Une cogen à moteur à combustion implique une augmentation de l'intensité sonore de l'environnement. Pour une cogénération placée dans un bâtiment, outre les normes en matière de réduction des nuisances sonores, il faut également veiller à éviter la transmission de vibrations à la structure de l'édifice. C'est pourquoi l'installation de cogénération est équipée de pieds spéciaux destinés à atténuer les vibrations. Cette mesure est normalement suffisante lorsque l'installation est placée sur un sol dont la capacité porteuse est suffisante. Dans le cas contraire, il est alors possible de placer l'installation sur un socle élastique. Une bio-cogénération n'est pas plus bruyante qu'une cogénération classique.

Une cogénération est une installation qui exige un entretien intensif. Vous trouverez ci-dessous un comparatif entre l'entretien d'une installation de cogénération et celui d'une chaudière classique.

Comparaison entre l'entretien d'une cogénération et une chaudière traditionnelle

Cogénération

Chaudière classique

Selon la durée de fonctionnement

Comme pour une voiture, la fréquence des entretiens d'une cogénération dépend de ses temps de fonctionnement. Cela est lié au fait que le moteur contient des pièces d'usure comme des bougies, des filtres, etc.

Aucune pièce déterminante n'est sujette à l'usure.

Intervalles d'entretien

Selon le type de cogénération et l'huile utilisée : entre 1000 et 2000 heures de service (correspondant à 50 000-100 000 km) ou env. 6 à 12 semaines en continu. Grand entretien à env. 50 000 heures de service.

Une fois par an.

Ampleur des travaux

Outre les différentes interventions sur le moteur (des tâches d'entretien dépendant des heures de service aux grands entretiens), il est nécessaire d'intervenir sur les composants du générateur et les échangeurs thermiques.

Ramonage (chaudière), réglage du brûleur.

Dans le cas d'une bio-cogénération, la différence est encore plus marquée. En effet, par rapport à une cogénétation classique, une bio-cogénération, outre la possibilité de recycler le combustible, possède le gros avantage d'utiliser des combustibles (biogaz et bio-huile) présentant des spécifications différentes de celle du gaz naturel ou du diesel (pour plus d'informations sur la bio-cogénération, voir dossier Garantir l'efficience des installations de chauffage et ECS (distribution et émission)).

Pour assurer le suivi de la cogénération, un monitoring complet de toutes les valeurs d'entrée (combustible) et de sortie (chaleur et électricité) est nécessaire. Ce que l'on peut en déduire :

  • Nombre d'heures de service de la cogénération
  • Nombre de démarrages-arrêts de la cogénération
  • Fréquence du fonctionnement à pleine charge et à charge partielle (le cas échéant)

Sur cette base, il est possible d'optimiser l'installation de cogénération: moins de démarrages-arrêts et plus d'heures de service. En fait, il s'agit donc d'optimiser le réglage. Une adaptation du réservoir tampon (p.ex. agrandissement) est plutôt une solution théorique. Cela doit être bien calculé au préalable.

Chaudière condensation pellets

Les chaudières bois ou à granulés de bois auront une facilité de gestion différente selon leur système d'alimentation en combustible (automatique ou manuelle). Si elles sont équipées d'une alimentation automatique, elles offrent le même confort d'utilisation qu'une chaudière gaz. Les poêles aux granulés, quant à eux, nécessitent une alimentation régulière et un chargement manuel qui s'avère contraignant.

PAC

Une pompe à chaleur est un chauffage fonctionnant à l'électricité. Ce qui signifie qu'a priori, elle aura pour avantages de ne pas devoir se raccorder à une distribution de combustible, pas de dégagement d'odeur et pas de risque d'explosion.

Chaudière condensation gaz  - Aérotherme à condensation

Fourniture indépendante des actions des utilisateurs.

Eau chaude sanitaire

Chauffe-eau solaire

En Belgique, pour assurer le confort d'avoir de l'eau chaude à tout moment et en quantité suffisante, le chauffe-eau solaire s'accompagne d'un système d'appoint. En effet, si la durée d'ensoleillement est réduite, le chauffe-eau solaire préchauffe l'eau sans atteindre les 50°C attendus. C'est souvent le cas en hiver ou en cas de grandes demandes d'eau chaude sanitaire. Le chauffe-eau solaire est alors complété par un système d'appoint qui fournit la chaleur supplémentaire nécessaire.

Accumulateur gaz

Permet de répondre rapidement à une demande en eau chaude sanitaire importante à plusieurs postes de puisage sans variation de la température de l'eau ou du débit. La reconstitution de la réserve d'eau chaude est rapide (entre 20 et 90 minutes suivant les modèles)

Chauffe-eau instantané gaz

Lors de puisage important (comme une douche), la température de l'eau et le débit du jet peuvent être instables. Il faut environ 10 à 15 secondes pour stabiliser la température de l'eau. Si un autre point de puisage est utilisé en même temps, un jet d'eau froide survient et inversément un jet d'eau plus chaude survient lorsque ce point de puisage n'est plus utilisé. Toutefois, ces problèmes sont gérables si le chauffe-eau est raccordé à un nombre limité de point de puisage ou si ces points de puisage sont équipés de mitigeurs thermostatiques ou utilisés par une ou deux personnes seulement.

Accumulateur électrique

  • Décentralisé : supprime la nécessité de raccordement à une installation centralisée
  • Centralisé : permet de répondre rapidement à une demande en eau chaude sanitaire importante sans variation de la température de l'eau ou du débit.

Combiné

Prend moins de place que deux systèmes de production séparés.

Encombrement

Chauffage

Cogénération

Les cogénérations sont généralement installées à l'intérieur. Tout comme une chaudière à condensation classique, elles peuvent être placées presque partout. Quelques règles s'appliquent toutefois au lieu de placement.

Le placement d'une micro/mini cogen limitée (ou dit plus simplement d'une micro-cogen) dans des appartements privés, des bâtiments d'habitat groupé, etc. ne diffère en principe pas beaucoup de l'installation d'une chaudière classique (modèle mural ou à poser au sol). L'espace nécessaire est plus ou moins le

Micro-PCCE à gaz avec moteur Stirling

Figure 14 : Micro-PCCE à gaz avec moteur Stirling (Source : Viessmann)

Pour les micro/mini cogen de plus grande taille ou une petite cogen , les conditions suivantes s'appliquent :

  • Taille suffisante
  • Possibilités de montage du module de cogénération
  • Évacuation au sol avec séparateur d'huile
  • Courtes distances vers le point d'injection de courant et la chaufferie
  • Ne pas prévoir le placement du silencieux pour gaz de fumée et air de ventilation dans un environnement sensible au bruit

Hotel Crowne Plaza Brussel

Figure 15 : Hotel Crowne Plaza Brussel (Source: Cogen)

Il convient également de tenir compte de la possibilité/l'obligation de placer des réservoirs tampons. L'ajout d'un ou plusieurs réservoirs tampons augmente le temps de service et réduit le nombre de démarrages/arrêts.

Une cogénération se place rarement sur un toit, mais dans des régions urbaines comme Bruxelles, cela peut être plus fréquent. Si cette solution est envisagée, l'ensemble de l'installation de cogénération doit être placée dans un conteneur. Cette exécution est similaire au placement de cheminées sur un toit pour des chaudières et/ou un chauffe-eau solaire.

Chaudière condensation pellets

Le choix d'un appareil de chauffage au bois se base également sur la place disponible pour stocker le bois. Les pellets sont sensibles à l'eau. Il est nécessaire de les conserver à l'abri des précipitations, ce qui peut limiter les possibilités de stockage.

Les pellets sont plus denses que les bûches. Pour un même contenu en énergie, ils prennent moins de place et demandent donc une place de stockage moins importante.

On veillera également à l'étanchéité à l'air du poêle qui est souvent assurée par la fermeture d'un clapet étanche au niveau de l'extraction lors de l'arrêt du poêle.

Une évacuation des fumées est évidemment à prévoir également.

Stockage de pellets

Figure 16 : Stockage de pellets (Source : Bruxelles Environnement)

PAC 

En tant que chauffage électrique, la pompe à chaleur ne demande ni cheminée ni amenée d'air. Les PAC efficaces sont aujourd'hui encore difficilement adaptables dans des logements existants sauf en cas de rénovation lourde.

Chaudière condensation gaz 

Les chaudières murales prennent moins de place. Une évacuation des condensations doit être possible et les produits de combustion doivent pouvoir être évacués.

Aérotherme à condensation 

Volume de la pièce doit être suffisamment grand et suffisamment haut et nécessite une évacuation des gaz de combustion et des condensats.

Batterie de chauffe électrique 

Monté sur les conduits de ventilation

Eau chaude sanitaire

Chauffe-eau solaire

Un chauffe-eau solaire n'est pas réservé aux nouvelles constructions. Il est aussi envisageable pour les bâtiments existants. Les capteurs solaires s'intègrent généralement dans la toiture comme on le fait pour une fenêtre de toit ou bien s'installent avec un système d'attaches appropriées sur la toiture ou en façade. La configuration des lieux, comme le montre les différents exemples d'implantations ci-après, engendrera des coûts d'installation variables.

Configuration 1 :

  • Distance panneaux/boiler minimisée

  • Chauffage d'appoint au gaz thermo-modulant consomme peu

Configuration 1 des panneaux, boiler et appoint

figure17.jpg (Source : Bruxelles Environnement)

Configuration 2 :

Configuration 2 des panneaux, boiler et appoint

figure18.jpg (Source : Bruxelles Environnement)

Configuration 3

  • Distance panneaux/boiler importante : surcoût

  • Utilisation d'un échangeur intégré dans le boiler solaire alimenté par la chaudière

Configuration 3 des panneaux, boiler et appoint

figure19.jpg (Source : Bruxelles Environnement)

Configuration 4

  • Distance panneaux/boiler importante : surcoût

  • L'utilisation du réservoir de la chaudière existante comme appoint augmente fortement la surface de déperdition thermique sauf s'il s'agit d'une chaudière mixte qui ne stocke pas d'eau.

  • Panneaux en auvent : permis d'urbanisme nécessaire

Configuration 4 des panneaux, boiler et appoint

figure20.jpg (Source : Bruxelles Environnement)

Accumulateur gaz 

Prend beaucoup de place et nécessite une évacuation des gaz brûlés vers l'extérieur.

Chauffe-eau instantané gaz

Appareil très compact qui prend peu de place par rapport à un accumulateur, pour les appareils non étanches nécessite une ventilation suffisante dans le local où il est placé et les gaz brûlés doivent être évacués vers l'extérieur (via une cheminée ou une ventouse).

Accumulateur électrique 

Prend beaucoup de place sauf ceux de 5 ou 10 litres à placer sous un évier de cuisine par exemple.

Mis à jour le 22/06/2017